JP2021152355A - Geothermal power generation system - Google Patents

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哲義 石田
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Abstract

To recover an output of a geothermal power generation system in which hot water is depleted, without receiving energy supply from the exterior.SOLUTION: Hot water pumped out from the underground is compressed by a booster pump, and is heated by a second-class absorption heat pump to increase the temperature, and steam with increased temeperature and pressure is supplied to a steam turbine. Since the temeperature and pressure of the steam in the steam turbine are increased, and the heat efficiency of the steam turbine is thus improved, a power generation amount of a generator in connection with the steam turbine can be recovered with less amount of hot water.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、地中内の熱水及び蒸気の熱エネルギーを電気エネルギーに変換する地熱発電システムに関する。 The present invention relates to a geothermal power generation system that converts the thermal energy of hot water and steam in the ground into electrical energy.

多くの地熱発電に採用されている従来技術のフラッシュ式地熱発電システムでは、エネルギー源となる熱水を多く使用するため、運転開始から時間が経過すると、熱水流量が減少及び熱水温度が低下する熱水枯渇状態に陥り、発電量が減少する問題を生じる。この熱水の枯渇による発電量が減少する問題を解決するため、従来技術のフラッシュ式地熱発電システムにおいては、使用済みの熱水及び蒸気タービンを駆動した後の蒸気凝縮水を地中に戻しているが、熱水枯渇の速度が遅くなる効果はあっても、恒久的な対策になっていない。この問題の解決策として、先行技術文献:特開2014−134106号において、第二種吸収式ヒートポンプを追設する地熱システムが開示された。この解決策は、第二種吸収式ヒートポンプを使用して、地中に戻される使用済みの熱水の熱を回収して加熱源をつくり、この加熱源を使用して蒸気を発生し、蒸気タービンへ供給される蒸気の温度及び圧力を上昇させて蒸気タービンの熱効率を向上させることにより、少ない汲み上げの熱水量での発電を可能にして、発電量を回復させるものである。外部から、エネルギー供給を受けることなく、発電量を回復させることが可能である特徴を有している。 Conventional flash geothermal power generation systems used in many geothermal power plants use a large amount of hot water as an energy source, so the hot water flow rate decreases and the hot water temperature drops as time passes from the start of operation. It falls into a state of depletion of hot water, which causes a problem that the amount of power generation decreases. In order to solve the problem that the amount of power generation is reduced due to the depletion of hot water, in the conventional flash type geothermal power generation system, the used hot water and the steam condensed water after driving the steam turbine are returned to the ground. However, although it has the effect of slowing the rate of hot water depletion, it is not a permanent measure. As a solution to this problem, the prior art document: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-134106 discloses a geothermal system to which a second-class absorption heat pump is added. The solution is to use a Type 2 absorption heat pump to recover the heat of the used hot water that is returned to the ground to create a heating source, which is then used to generate steam and steam. By increasing the temperature and pressure of the steam supplied to the turbine to improve the thermal efficiency of the steam turbine, it is possible to generate electricity with a small amount of hot water pumped up, and the amount of power generation is restored. It has the feature that it is possible to recover the amount of power generation without receiving energy supply from the outside.

特開2014−134106号Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-134106

本発明が解決しようとする課題は、前記先行技術の第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムを、簡単な方法で、蒸気タービンの熱効率を向上させ、より少ない汲み上げの熱水量で発電量を回復するシステムを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is to improve the thermal efficiency of the steam turbine by a simple method for the geothermal power generation system having the second-class absorption type heat pump of the prior art, and to increase the amount of power generation with a smaller amount of pumped hot water. It is to provide a recovery system.

地中から汲み上げられる熱水が流れる導管、この導管の地中内箇所に設置される加圧ポンプ、この加圧ポンプによって前記熱水が供給される気水分離器、この気水分離器から発生する蒸気が供給される蒸気タービン、この蒸気タービンと連動する発電機、前記蒸気タービンから出る蒸気が凝縮する復水器、蒸発器及び吸収器及び再生器及び凝縮器及び熱交換器及び冷却塔を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記気水分離器と前記吸収器の間を循環する熱水が流れる導管、前記気水分離器から前記蒸発器へ熱水が流れる導管を備えていることを特徴とする。 A conduit through which hot water pumped from the ground flows, a pressurizing pump installed at a location in the ground of this conduit, a steam separator to which the hot water is supplied by this pressurizing pump, and a steam separator generated from this steam separator. A steam turbine to which steam is supplied, a generator interlocking with this steam turbine, a condenser in which steam emitted from the steam turbine condenses, an evaporator and an absorber and a regenerator, a condenser, a heat exchanger and a cooling tower. It is characterized by having a second-class absorption type heat pump, a conduit through which hot water circulates between the steam separator and the absorber, and a conduit through which hot water flows from the steam separator to the evaporator. And.

地中から汲み上げられた熱水が供給される気水分離器、この気水分離器内の熱水が供給される気水分離器、前記気水分離器と前記気水分離器を結ぶ導管、この導管の途中に設置される加圧ポンプ、前記気水分離器から発生する蒸気が供給される蒸気タービン、この蒸気タービンと連動する発電機、前記蒸気タービンから出る蒸気が凝縮する復水器、蒸発器及び吸収器及び再生器及び凝縮器及び熱交換器及び冷却塔を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記気水分離器と前記吸収器の間を循環する熱水が流れる導管、前記気水分離器から前記蒸発器へ熱水が流れる導管を備えていることを特徴とする。 A steam separator to which hot water pumped from the ground is supplied, a steam separator to which hot water in the steam separator is supplied, a conduit connecting the steam separator and the steam separator, A pressurizing pump installed in the middle of this conduit, a steam turbine to which steam generated from the steam separator, a generator interlocking with the steam turbine, and a water condensing device in which steam emitted from the steam turbine is condensed. A second-class absorption heat pump having an evaporator, an absorber, a regenerator, a condenser, a heat exchanger, and a cooling tower, a conduit through which hot water circulates between the steam separator and the absorber, and the steam. It is characterized by including a conduit through which hot water flows from the separator to the evaporator.

地中から汲み上げられた熱水が供給される気水分離器、この気水分離器内の熱水が供給される気水分離器、前記気水分離器と前記気水分離器を結ぶ導管、この導管の途中に設置される加圧ポンプ、前記気水分離器から発生する蒸気が供給される蒸気タービン、この蒸気タービンと連動する発電機、前記蒸気タービンから出る蒸気が凝縮する復水器、蒸発器及び吸収器及び再生器及び凝縮器及び熱交換器及び冷却塔を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記気水分離器と前記吸収器の間を循環する熱水が流れる導管、前記気水分離器から前記蒸発器へ熱水が流れる導管を備えていることを特徴とする。 A steam separator to which hot water pumped from the ground is supplied, a steam separator to which hot water in the steam separator is supplied, a conduit connecting the steam separator and the steam separator, A pressurizing pump installed in the middle of this conduit, a steam turbine to which steam generated from the steam separator, a generator interlocking with the steam turbine, and a water condensing device in which steam emitted from the steam turbine is condensed. A second-class absorption heat pump having an evaporator, an absorber, a regenerator, a condenser, a heat exchanger, and a cooling tower, a conduit through which hot water circulates between the steam separator and the absorber, and the steam. It is characterized by including a conduit through which hot water flows from the separator to the evaporator.

より少ない汲み上げの熱水量で発電量を回復するシステムを提供する課題は、地中から汲み上げた熱水を加圧ポンプで加圧し、加圧された熱水を第二種吸収式ヒートポンプで加熱することにより解決される。 The challenge of providing a system that recovers power generation with a smaller amount of hot water pumped is to pressurize the hot water pumped from the ground with a pressure pump and heat the pressurized hot water with a second-class absorption heat pump. It will be solved by.

地中から汲み上げた熱水を加圧ポンプで加圧し、加圧された熱水を加熱すると、発生する蒸気の温度及び圧力が上昇するので、蒸気タービンに供給される蒸気の温度及び圧力が上昇し、タービンの熱効率が向上して発電量の増加を可能にする。 When hot water pumped from the ground is pressurized with a pressurizing pump and the pressurized hot water is heated, the temperature and pressure of the generated steam rises, so the temperature and pressure of the steam supplied to the steam turbine rises. However, the thermal efficiency of the turbine is improved and the amount of power generated can be increased.

本発明の第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムでは、先行技術文献の第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムよりも、熱効率が向上して発電量が増加する効果が得られことから、より少ない汲み上げの熱水量で発電量を回復させる効果が得られる。運転に必要な熱水量が減少することから、発電装置本体を構成するする復水器、冷却塔等の機器の容量が縮小するので、設備コストが低下する効果、熱水を地中に戻すときに使用される動力等が減少する効果が得られる。また、熱水中の沈殿物による配管の閉塞寿命が長くなり、設備保守の経費が低減される効果が得られる。また、定期的に行われていた生産井及び還元井の移動、追加する掘削の時間間隔が延長され、設備管理経費が抑制される効果が得られる。また、地熱発電が事業として利用可能な熱水の下限温度が低くなるので、地熱発電の立地箇所が拡がる効果が得られる。 This is because the geothermal power generation system having the type 2 absorption type heat pump of the present invention has the effect of improving the thermal efficiency and increasing the amount of power generation as compared with the geothermal power generation system having the type 2 absorption type heat pump of the prior art document. , The effect of recovering the amount of power generation can be obtained with a smaller amount of pumped hot water. Since the amount of hot water required for operation is reduced, the capacity of equipment such as condensers and cooling towers that make up the main body of the power generator is reduced, which has the effect of reducing equipment costs and when returning hot water to the ground. The effect of reducing the power used for the power generation can be obtained. In addition, the blockage life of the pipe due to the sediment in hot water is extended, and the effect of reducing the cost of equipment maintenance can be obtained. In addition, the time interval between the regular movement of production wells and reduction wells and additional excavation is extended, and the effect of suppressing equipment management costs can be obtained. In addition, since the lower limit temperature of hot water that can be used for geothermal power generation as a business is lowered, the effect of expanding the location of geothermal power generation can be obtained.

地中設置タイプの加圧ポンプを設置した熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例1)It is a schematic diagram explaining the geothermal power generation system which eliminates the output drop due to the depletion of hot water which installed the underground type pressure pump. (Example 1 of the present invention) 地上設置タイプの加圧ポンプを設置した熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例2)It is a schematic diagram explaining the geothermal power generation system which solves the output drop due to the depletion of hot water by installing the pressure pump of the ground-mounted type. (Example 2 of the present invention) 他の地上設置タイプの加圧ポンプを設置した熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例3)It is a schematic diagram explaining the geothermal power generation system which eliminates the output drop due to the depletion of hot water by installing another ground-mounted type pressurizing pump. (Example 3 of the present invention) 熱水中の硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例4)It is a schematic diagram explaining the geothermal power generation system which does not release the gas such as hydrogen sulfide in hot water to the atmosphere. (Example 4 of the present invention) 再熱器を有する熱水中の硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例5)It is a schematic diagram explaining the geothermal power generation system which does not release a gas such as hydrogen sulfide in hot water having a reheater to the atmosphere. (Example 5 of the present invention) 過熱器及び再熱器を設置したエロージョンを抑制する地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例6)It is the schematic explaining the geothermal power generation system which suppresses the erosion which installed the superheater and the reheater. (Example 6 of the present invention) 再熱器を設置したエロージョンを抑制する地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例7)It is a schematic diagram explaining the geothermal power generation system which suppresses the erosion which installed the reheater. (Example 7 of the present invention) 本発明の実施例6及び7のエロージョンを抑制する地熱発電システムにおける蒸気のエンタルピ―エントロピを表すモデル蒸気線図である。It is a model steam diagram which shows the enthalpy-entropy of steam in the geothermal power generation system which suppresses the erosion of Examples 6 and 7 of this invention. 安全に緊急停止する第二種吸収式ヒートポンプを有する閉ランキンサイクルの地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例8)It is a schematic diagram explaining the geothermal power generation system of the closed Rankine cycle which has the type 2 absorption type heat pump which makes an emergency stop safely. (Example 8 of the present invention) 安全に緊急停止する第二種吸収式ヒートポンプを有する開ランキンサイクルの地熱発電システムを説明する概略図である。(本発明の実施例9)It is a schematic diagram explaining the geothermal power generation system of the open Rankine cycle which has the type 2 absorption type heat pump which makes an emergency stop safely. (Example 9 of the present invention) 第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムにおける本発明の実施前と実施後の気水分離器内の圧力変化のモデル図。The model figure of the pressure change in the air-water separator before and after the implementation of the present invention in the geothermal power generation system having the second type absorption heat pump.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例1を説明する地中設置タイプの加圧ポンプ19を設置した熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムを示す。 FIG. 1 shows a geothermal power generation system in which an underground installation type pressurizing pump 19 for explaining Example 1 of the present invention is installed to eliminate a decrease in output due to hot water depletion.

地熱発電システムは、概して、地熱発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプから構成されている。 A geothermal power generation system generally consists of a geothermal power generation device main body and a second-class absorption heat pump.

地熱発電装置本体は、気水分離器11、蒸気タービン13、発電機15、復水器16、冷却塔17、加圧ポンプ19等から構成され、吸収式ヒートポンプは、蒸発器31、吸収器32、再生器33、凝縮器34、熱交換器35、冷却塔36等から構成される。 The main body of the geothermal power generation device is composed of an air-water separator 11, a steam turbine 13, a generator 15, a condenser 16, a cooling tower 17, a pressurizing pump 19, and the like. , The regenerator 33, the condenser 34, the heat exchanger 35, the cooling tower 36, and the like.

第二種吸収式ヒートポンプに用いる熱媒体と吸収液の組み合わせには、室温から約200℃の温度域において作動することを考慮して、熱媒体には水、吸収液には臭化リチウムを主成分に防錆剤を添加した水溶液(以後、臭化リチウム水溶液と記す)の組み合わせを使用する。水と臭化リチウム水溶液の組み合わせ以外に、水と硫酸水溶液、アンモニアと水の組み合わせ等があるが、本発明では、水と臭化リチウム水溶液の組み合わせについて記述する。 The combination of heat medium and absorption liquid used in the Type 2 absorption heat pump mainly uses water as the heat medium and lithium bromide as the absorption liquid, considering that it operates in the temperature range from room temperature to about 200 ° C. A combination of an aqueous solution (hereinafter referred to as a lithium bromide aqueous solution) in which a rust preventive agent is added to the components is used. In addition to the combination of water and lithium bromide aqueous solution, there are combinations of water and sulfuric acid aqueous solution, ammonia and water, etc., but in the present invention, the combination of water and lithium bromide aqueous solution will be described.

地中から汲み上げられた熱水W11は、加圧ポンプ19によって加圧された後、導管22内を流れて気水分離器11に供給される。気水分離器11と吸収式ヒートポンプの吸収器32の間の導管24内を熱水W14が循環し、この熱水W14は吸収器32において加熱されて沸騰し、気水分離器11に戻されて、熱水と蒸気に分離される。 The hot water W11 pumped from the ground is pressurized by the pressurizing pump 19, then flows through the conduit 22 and is supplied to the steam separator 11. Hot water W14 circulates in the conduit 24 between the air-water separator 11 and the absorber 32 of the absorption type heat pump, and the hot water W14 is heated in the absorber 32 to boil and returned to the air-water separator 11. It is separated into hot water and steam.

気水分離器11内において熱水から分離した蒸気S11は、蒸気タービン13に供給され、蒸気タービン13を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S14になって復水器16に供給され、冷却水C11によって冷却されて凝縮し、冷却水C11に混合される。蒸気S14の凝縮・混合により冷却水C11は増加し、増加分は、還元井X12から地中に戻される。 The steam S11 separated from the hot water in the steam separator 11 is supplied to the steam turbine 13 to drive the steam turbine 13, and itself becomes low-temperature low-pressure steam S14 and is supplied to the condenser 16 for cooling. It is cooled by water C11, condensed, and mixed with cooling water C11. The cooling water C11 increases due to the condensation and mixing of the steam S14, and the increased amount is returned to the ground from the reduction well X12.

気水分離器11から排出される熱水W13は、気水分離器11と第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器31と繋ぐ導管23内を流れて蒸発器31に導入され、蒸発器31、再生器33において熱を奪われた後、還元井X11から地中に戻される。 The hot water W13 discharged from the air-water separator 11 flows through the conduit 23 connecting the air-water separator 11 and the evaporator 31 of the second-class absorption type heat pump and is introduced into the evaporator 31, and the evaporator 31 is regenerated. After the heat is taken away by the vessel 33, it is returned to the ground from the reduction well X11.

第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器31では、熱水W13の加熱によって器内の水が沸騰し、発生した蒸気は同圧の吸収器32内の臭化リチウム水溶液に吸収される。吸収器32では、蒸気を吸収したときに発生する吸収熱によって気水分離器11からの熱水W14は加熱され、沸騰する。蒸発器31からの蒸気を吸収した吸収器32内の臭化リチウム水溶液は、熱交換器35を経て再生器33内に供給され、再生器33内において熱水W13の加熱によって沸騰し、吸収器32内で吸収した蒸気を放出する。次いで、蒸気を放出した臭化リチウム水溶液は熱交換器35を経て、吸収器32に戻される。再生器33内において臭化リチウム水溶液の沸騰によって発生した蒸気は、同圧の凝縮器34内において冷却水C12によって冷却されて水に戻り、この水は蒸発器31に戻される。 In the evaporator 31 of the second-class absorption heat pump, the water in the vessel is boiled by heating the hot water W13, and the generated steam is absorbed by the lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 at the same pressure. In the absorber 32, the hot water W14 from the steam separator 11 is heated by the absorbed heat generated when the steam is absorbed and boils. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 that has absorbed the steam from the evaporator 31 is supplied into the regenerator 33 via the heat exchanger 35, and is boiled in the regenerator 33 by heating the hot water W13 to be boiled in the absorber 33. The vapor absorbed in 32 is released. Then, the lithium bromide aqueous solution that released the vapor is returned to the absorber 32 via the heat exchanger 35. The steam generated by boiling the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 33 is cooled by the cooling water C12 in the condenser 34 at the same pressure and returned to water, and this water is returned to the evaporator 31.

蒸発器31と吸収器32の間では、蒸発器31において熱水W13から奪った熱が吸収器32において熱水W14の加熱・沸騰に使用される。再生器33と凝縮器34の間では、再生器33において臭化リチウム水溶液の再生(臭化リチウム水溶液の臭化リチウム濃度の回復及び蒸発器31への水の製造)に使用した熱は、凝縮器34において冷却水C12に熱伝達され、この冷却水C12によって冷却塔36まで移送され、冷却塔36から大気中に放出される。 Between the evaporator 31 and the absorber 32, the heat taken from the hot water W13 in the evaporator 31 is used for heating and boiling the hot water W14 in the absorber 32. Between the regenerator 33 and the condenser 34, the heat used for the regeneration of the lithium bromide aqueous solution (recovery of the lithium bromide concentration of the lithium bromide aqueous solution and the production of water to the evaporator 31) in the regenerator 33 is condensed. Heat is transferred to the cooling water C12 in the vessel 34, transferred to the cooling tower 36 by the cooling water C12, and discharged from the cooling tower 36 into the atmosphere.

下記の表1に、従来技術のシングルフラッシュ式地熱発電システム、前記先行技術文献(特開2014−134106)記載の吸収式ヒートポンプを有する熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システム及び本発明の実施例1の加圧ポンプと吸収式ヒートポンプを有する熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムの比較の一例を示す。この比較例は、地中から汲み上げる温度150℃、圧力0.48MPaの熱水を100kg/sを使用する同条件において、各種エネルギー損失を無視したときのシミュレーション計算結果から作成している。 Table 1 below shows a conventional single-flash geothermal power generation system, a geothermal power generation system having an absorption heat pump described in the prior art document (Japanese Patent Laid-Open No. 2014-134106), and a geothermal power generation system for eliminating a decrease in output due to hot water depletion, and the present invention. An example of comparison of a geothermal power generation system for eliminating a decrease in output due to hot water depletion having a pressurizing pump and an absorption type heat pump of Example 1 is shown. This comparative example is created from the simulation calculation results when various energy losses are ignored under the same conditions where hot water pumped from the ground at a temperature of 150 ° C. and a pressure of 0.48 MPa is used at 100 kg / s.

本発明の実施例1の熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムにおいては、熱水W11は、加圧ポンプ19によって圧力1.55MPaまで加圧されて気水分離器11に供給され、この熱水は、第二種吸収式ヒートポンプによって加熱されて、温度200℃、圧力1.55MPaの蒸気を発生し、この蒸気が、蒸気タービン13を駆動する。蒸気タービン出口圧力が大気圧0.1MPaのときの、理論発電量は2,430kJ/sになり、熱効率は3.9%になる。 In the geothermal power generation system for eliminating the output decrease due to the depletion of hot water according to the first embodiment of the present invention, the hot water W11 is pressurized to a pressure of 1.55 MPa by the pressurizing pump 19 and supplied to the steam separator 11. This hot water is heated by a type 2 absorption type heat pump to generate steam at a temperature of 200 ° C. and a pressure of 1.55 MPa, and this steam drives the steam turbine 13. When the steam turbine outlet pressure is 0.1 MPa at atmospheric pressure, the theoretical power generation amount is 2,430 kJ / s, and the thermal efficiency is 3.9%.

発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプを組み合わせたシステム全体でみると、地中から汲み上げた熱水W11の150℃から90℃までの温度差60℃の保有熱を回収し、温度200℃、圧力1.55MPaの高温高圧の蒸気を発生させ、蒸気タービン13を駆動して、発電している。 Looking at the entire system that combines the main body of the power generator and the second-class absorption type heat pump, the retained heat of the hot water W11 pumped from the ground with a temperature difference of 60 ° C from 150 ° C to 90 ° C is recovered, and the temperature is 200 ° C. High-temperature and high-pressure steam with a pressure of 1.55 MPa is generated to drive the steam turbine 13 to generate electricity.

一方、従来技術のフラッシュ式地熱発電システムでは、温度150℃、圧力0.48MPaの熱水を0.27MPa(飽和温度125℃)まで減圧させて蒸気を発生させ、熱水の温度差25(=150−125)℃の保有熱を回収して、温度125℃、圧力0.27MPaの蒸気を蒸気タービンに供給して、発電している。 On the other hand, in the conventional flash type geothermal power generation system, hot water having a temperature of 150 ° C. and a pressure of 0.48 MPa is depressurized to 0.27 MPa (saturation temperature 125 ° C.) to generate steam, and the temperature difference of hot water is 25 (=). The retained heat at 150-125) ° C is recovered, and steam at a temperature of 125 ° C and a pressure of 0.27 MPa is supplied to the steam turbine to generate power.

この従来技術のフラッシュ式地熱発電システムと比較すると、本発明の実施例1の吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムは、蒸気タービンに供給される蒸気の流量が多く温度及び圧力が高いことから、熱効率が3.3(≒3.9/1.2)倍高くなり、地中から汲み上げる熱水量を1/3.3に減少することを可能にする効果がある。 Compared with the flash type geothermal power generation system of the prior art, the geothermal power generation system having the absorption type heat pump of the first embodiment of the present invention has a large flow rate of steam supplied to the steam turbine and high temperature and pressure, so that the thermal efficiency is high. Is 3.3 (≈3.9 / 1.2) times higher, which has the effect of making it possible to reduce the amount of hot water pumped from the ground to 1 / 3.3.

また、先行技術文献に記載された吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムでは、熱水の温度150℃から90℃までの温度差60℃の保有熱を第二種吸収式ヒートポンプを用いて回収し、温度150℃圧力0.48MPaの蒸気を発生させ、この蒸気を蒸気タービンに供給して発電している。 Further, in the geothermal power generation system having the absorption type heat pump described in the prior art document, the retained heat having a temperature difference of 60 ° C. from the temperature of hot water of 150 ° C. to 90 ° C. is recovered by using the type 2 absorption type heat pump. Steam with a temperature of 150 ° C. and a pressure of 0.48 MPa is generated, and this steam is supplied to a steam turbine to generate power.

この先行技術文献に記載された吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムと比較すると、本発明の実施例1の吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムは、蒸気タービンに供給される蒸気の温度及び圧力が高いことから、熱効率が約1.7(≒3.9/2.3)倍高くなり、地中から汲み上げる熱水量を約60%に減少することを可能になる効果がある。 Compared with the geothermal power generation system having an absorption type heat pump described in this prior art document, the geothermal power generation system having an absorption type heat pump according to the first embodiment of the present invention has a higher temperature and pressure of steam supplied to the steam turbine. Therefore, the thermal efficiency is increased by about 1.7 (≈3.9 / 2.3) times, and there is an effect that the amount of hot water pumped from the ground can be reduced to about 60%.

しかし、本発明の実施例1である図1で説明する地中設置タイプの加圧ポンプを設置した熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムは、加圧ポンプを地中設置しているため、保守経費が大きくなる課題がある。 However, in the geothermal power generation system in which the underground installation type pressure pump described in FIG. 1, which is the first embodiment of the present invention, is installed to eliminate the output decrease due to the depletion of hot water, the pressure pump is installed underground. Therefore, there is a problem that the maintenance cost becomes large.

保守経費が大きくなる課題は、地中設置している加圧ポンプを地上設置に変更すると解決するが、一方、熱水が地上に達するまでに減圧されるため自己蒸発を発生して気水混合状態になり、一般的な加圧ポンプでは加圧することが困難になる問題を発生する。 The problem of increased maintenance costs can be solved by changing the pressure pump installed underground to ground installation, but on the other hand, the hot water is depressurized by the time it reaches the ground, causing self-evaporation and mixing with air and water. This causes a problem that it becomes difficult to pressurize with a general pressurizing pump.

気水混合状態になり熱水の加圧が困難になる問題は、気水分離器を追設し、加圧ポンプによる加圧は分離された熱水のみとすることで解決する。分離した蒸気は蒸気タービンの膨張途中に供給することにより、熱エネルギー損失を無くす。 The problem that it becomes difficult to pressurize hot water due to the mixed state of steam is solved by installing a steam separator and pressurizing with the pressurizing pump only for the separated hot water. The separated steam is supplied during the expansion of the steam turbine to eliminate thermal energy loss.

図2に示す本発明の実施例2を説明する地上設置タイプの加圧ポンプ49を設置した熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムは、概して、地熱発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプから構成されている。地熱発電装置本体は、気水分離器41及び42、蒸気タービン43、発電機45、復水器46、冷却塔47、加圧ポンプ49等から構成され、吸収式ヒートポンプは、蒸発器61、吸収器62、再生器63、凝縮器64、熱交換器65、冷却塔66等から構成される。 The geothermal power generation system in which the ground-mounted type pressurizing pump 49 for explaining the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2 is installed to eliminate the output decrease due to the depletion of hot water is generally a geothermal power generation device main body and a second type absorption type. It consists of a heat pump. The main body of the geothermal power generation device is composed of a gas-water separator 41 and 42, a steam turbine 43, a generator 45, a condenser 46, a cooling tower 47, a pressurizing pump 49, etc. It is composed of a vessel 62, a condenser 63, a condenser 64, a heat exchanger 65, a cooling tower 66, and the like.

前記の実施例1の地熱発電システムと比較して、地中設置タイプの加圧ポンプを地上設置タイプの加圧ポンプ49に変更したこと、気水分離器が41と42に複数に増加したこと、気水分離器41で分離した熱水W42は加圧ポンプ49によって気水分離器42に供給されることが変更されている。 Compared with the geothermal power generation system of Example 1 above, the underground type pressurizing pump was changed to the ground type pressurizing pump 49, and the number of air-water separators increased to 41 and 42. The hot water W42 separated by the gas-water separator 41 is supplied to the gas-water separator 42 by the pressurizing pump 49.

また、これらの変更によって、吸収器62と高圧の気水分離器42の間を熱水W44が循環すること、蒸発器61及び再生器63に導かれる熱水W43は、高圧の気水分離器42から取り出されること、蒸気タービン43には、高圧の気水分離器42から発生する蒸気S42及び膨張途中に低圧の気水分離器41からの蒸気S41が供給されることが変更されている。 Further, due to these changes, the hot water W44 circulates between the absorber 62 and the high-pressure steam separator 42, and the hot water W43 guided to the evaporator 61 and the regenerator 63 is a high-pressure steam separator. It has been changed that the steam S42 generated from the high-pressure steam separator 42 and the steam S41 from the low-pressure steam separator 41 are supplied to the steam turbine 43 to be taken out from the 42.

地中からくみ上げた熱水W41は、導管52内を流れて地表に近づくにしたがい圧力が低下すると自己蒸発を発生し、蒸気と熱水の混合状態で気水分離器41に供給され、熱水と蒸気に分離される。分離した熱水W42は加圧ポンプ49によって加圧されて、高圧の気水分離器42に供給される。 The hot water W41 pumped up from the ground flows in the conduit 52 and self-evaporates when the pressure decreases as it approaches the ground surface, and is supplied to the steam separator 41 in a mixed state of steam and hot water. And separated into steam. The separated hot water W42 is pressurized by the pressurizing pump 49 and supplied to the high-pressure steam separator 42.

高圧の気水分離器42と吸収式ヒートポンプの吸収器62の間の導管54内を熱水W44が循環し、この熱水W44は吸収器62において加熱されて沸騰し、気水分離器42に戻されて、熱水と蒸気に分離される。 Hot water W44 circulates in the conduit 54 between the high-pressure steam separator 42 and the absorber 62 of the absorption heat pump, and the hot water W44 is heated and boiled in the absorber 62 to the steam separator 42. It is returned and separated into hot water and steam.

分離した蒸気S42は蒸気タービン43に供給され、蒸気タービン43を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S44となって復水器46に供給され、冷却水C41と直接接触して凝縮し、冷却水C41に混合される。蒸気S44の凝縮・混合により冷却水C41は増加し、増加分は、還元井X42から地中に戻される。 The separated steam S42 is supplied to the steam turbine 43 to drive the steam turbine 43, and itself becomes low-temperature low-pressure steam S44 and is supplied to the condenser 46. It is mixed with water C41. The cooling water C41 increases due to the condensation and mixing of the steam S44, and the increased amount is returned to the ground from the reduction well X42.

高圧の気水分離器42から排出される熱水W43は、この気水分離器42と第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器61と繋ぐ導管53内を流れて蒸発器61に導入され、蒸発器61及び再生器63において熱を奪われた後、還元井X41から地中に戻される。 The hot water W43 discharged from the high-pressure air-water separator 42 flows through the conduit 53 connecting the air-water separator 42 and the evaporator 61 of the second-class absorption heat pump, is introduced into the evaporator 61, and is introduced into the evaporator. After the heat is taken away by the 61 and the regenerator 63, it is returned to the ground from the reduction well X41.

蒸発器61では、熱水W43の加熱によって器内の水が沸騰して蒸気になり、この蒸気は同圧の吸収器62内の臭化リチウム水溶液に吸収される。吸収器62では、蒸気を吸収したとき発生する吸収熱によって気水分離器42からの熱水W44は加熱され、沸騰する。蒸発器61からの蒸気を吸収した吸収器62内の臭化リチウム水溶液は、熱交換器65を経て再生器63内に供給され、再生器63内において蒸発器61を経た熱水の加熱によって沸騰し、吸収器62内で吸収した蒸気を放出する。そして、蒸気を放出した臭化リチウム水溶液は熱交換器65を経て、吸収器62に戻される。再生器63内において臭化リチウム水溶液の沸騰によって発生した蒸気は、同圧の凝縮器64内において冷却水C42によって冷却されて水に戻り、この水は蒸発器61に戻される。 In the evaporator 61, the water in the vessel is boiled into steam by heating the hot water W43, and this steam is absorbed by the lithium bromide aqueous solution in the absorber 62 at the same pressure. In the absorber 62, the hot water W44 from the steam separator 42 is heated and boiled by the absorbed heat generated when the steam is absorbed. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 62 that has absorbed the steam from the evaporator 61 is supplied into the regenerator 63 via the heat exchanger 65, and boils in the regenerator 63 by heating the hot water that has passed through the evaporator 61. Then, the vapor absorbed in the absorber 62 is released. Then, the lithium bromide aqueous solution that has released the vapor is returned to the absorber 62 via the heat exchanger 65. The steam generated by boiling the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 63 is cooled by the cooling water C42 in the condenser 64 at the same pressure and returned to water, and this water is returned to the evaporator 61.

蒸発器61と吸収器62の間では、蒸発器61において熱水W43から奪った熱が吸収器62において熱水W44の加熱・沸騰に利用される。再生器63と凝縮器64の間では、再生器63において臭化リチウム水溶液の再生によって発生した蒸気の保有熱は、蒸気の移動によって凝縮器64に移送され、凝縮器64おいて冷却水C42に伝達され、この冷却水C42によって冷却塔46まで移送され、この冷却塔46から大気中に放出される。 Between the evaporator 61 and the absorber 62, the heat taken from the hot water W43 in the evaporator 61 is used for heating and boiling the hot water W44 in the absorber 62. Between the regenerator 63 and the condenser 64, the heat retained by the steam generated by the regeneration of the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 63 is transferred to the condenser 64 by the movement of the steam, and is transferred to the cooling water C42 in the condenser 64. It is transmitted, transferred to the cooling tower 46 by the cooling water C42, and discharged from the cooling tower 46 into the atmosphere.

本発明の実施例2による地熱発電システムの性能は、気水分離器41から蒸気タービン43に供給される蒸気流量W41が少量のため無視できるので、実施例1の本発明の地熱発電システムの性能に近似できる。 The performance of the geothermal power generation system according to the second embodiment of the present invention can be ignored because the steam flow rate W41 supplied from the steam separator 41 to the steam turbine 43 is small, so that the performance of the geothermal power generation system according to the first embodiment of the present invention can be ignored. Can be approximated to.

本発明の実施例2の地熱発電システムには、実施例1の本発明の地熱発電システムと比較して、熱水を加圧する加圧ポンプ49を地上に設置するので、システムのコストが低減する効果及び運転管理が容易になる効果が得られる。 In the geothermal power generation system of the second embodiment of the present invention, as compared with the geothermal power generation system of the present invention of the first embodiment, the pressurizing pump 49 for pressurizing hot water is installed on the ground, so that the cost of the system is reduced. The effect and the effect of facilitating operation management can be obtained.

しかし、本発明の実施例1及び2の地熱発電システムにおいては、加圧ポンプ及び第二種吸収式ヒートポンプが大容量であり、装置コスト及び運転保守コストへの影響を無視できないので、加圧ポンプ及び第二種吸収式ヒートポンプを小容量化する課題が残る。 However, in the geothermal power generation systems of Examples 1 and 2 of the present invention, the pressurizing pump and the type 2 absorption heat pump have a large capacity, and the influence on the equipment cost and the operation and maintenance cost cannot be ignored. And the problem of reducing the capacity of the second-class absorption heat pump remains.

加圧ポンプ及び第二種吸収式ヒートポンプを小容量化する課題は、加圧ポンプで加圧される熱水量は蒸気タービンに供給される蒸気量に限定し、第二種吸収式ヒートポンプの交換熱量は蒸気タービンに供給される熱水の気化熱量に限定することにより、解決される。 The challenge of reducing the capacity of the pressurizing pump and the type 2 absorption heat pump is to limit the amount of hot water pressurized by the pressurizing pump to the amount of steam supplied to the steam turbine, and the amount of heat exchanged for the type 2 absorption heat pump. Is solved by limiting the amount of heat of vaporization of hot water supplied to the steam pump.

加圧ポンプで加圧する熱水量を蒸気タービンに供給される蒸気量に限定し、第二種吸収式ヒートポンプの交換熱量を蒸気タービンに供給される熱水の気化熱量に限定することは、第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器に導入する熱水の取り出し口を、高圧の気水分離器42から低圧の気水分離器41に変更することで達成することができる。 Limiting the amount of hot water to be pressurized by the pressurizing pump to the amount of steam supplied to the steam turbine and limiting the amount of exchange heat of the type 2 absorption heat pump to the amount of heat of vaporization of hot water supplied to the steam turbine is second. This can be achieved by changing the hot water outlet to be introduced into the evaporator of the seed absorption type heat pump from the high-pressure steam separator 42 to the low-pressure steam separator 41.

図3は、本発明の実施例3を説明する地上設置タイプの加圧ポンプ79を設置した熱水枯渇による出力低下を解消する地熱発電システムは、前記実施例2と共通するところが多く、概して、地熱発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプから構成されている。地熱発電装置本体は、気水分離器71及び72、蒸気タービン73、発電機75、復水器76、冷却塔77、加圧ポンプ79等から構成され、吸収式ヒートポンプは、蒸発器91、吸収器92、再生器93、凝縮器94、熱交換器95、冷却塔96等から構成される。 FIG. 3 shows a geothermal power generation system in which a ground-mounted pressurizing pump 79 for explaining Example 3 of the present invention is installed to eliminate a decrease in output due to hot water depletion. It consists of a geothermal power generation device main body and a second-class absorption heat pump. The main body of the geothermal power generation device is composed of a gas-water separator 71 and 72, a steam turbine 73, a generator 75, a condenser 76, a cooling tower 77, a pressure pump 79, etc. It is composed of a vessel 92, a condenser 93, a condenser 94, a heat exchanger 95, a cooling tower 96, and the like.

地中からくみ上げた熱水W71は、導管81内を流れて地表に近づくにしたがい圧力が低下すると自己蒸発を発生し、蒸気と熱水の混合状態で気水分離器71に供給され、蒸気と熱水に分離される。分離された熱水の内蒸気タービンへ蒸気として供給される熱水W72のみが加圧ポンプ79によって加圧されて高圧の気水分離器72に供給される。残りの熱水W73は第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器91に導入される。分離された蒸気S71は蒸気タービン73の膨張途中に供給される。 The hot water W71 pumped up from the ground flows in the conduit 81 and self-evaporates when the pressure decreases as it approaches the ground surface, and is supplied to the steam separator 71 in a mixed state of steam and hot water. Separated into hot water. Of the separated hot water, only the hot water W72 supplied as steam to the steam turbine is pressurized by the pressurizing pump 79 and supplied to the high-pressure steam separator 72. The remaining hot water W73 is introduced into the evaporator 91 of the second-class absorption heat pump. The separated steam S71 is supplied during the expansion of the steam turbine 73.

高圧の気水分離器72と吸収式ヒートポンプの吸収器92の間の導管84内を熱水W74が循環し、この熱水W74は吸収器92において加熱されて沸騰し、気水分離器72に戻されて、熱水と蒸気に分離される。 Hot water W74 circulates in the conduit 84 between the high-pressure steam separator 72 and the absorber 92 of the absorption heat pump, and the hot water W74 is heated and boiled in the absorber 92 to the steam separator 72. It is returned and separated into hot water and steam.

分離した蒸気S72は蒸気タービン73に供給され、蒸気タービン73を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S74となって復水器76に供給され、冷却水C71と直接接触して凝縮し、冷却水C71に混合される。蒸気S74の凝縮・混合により冷却水C71は増加し、増加分は、還元井X72から地中に戻される。 The separated steam S72 is supplied to the steam turbine 73 to drive the steam turbine 73, and itself becomes low-temperature low-pressure steam S74 and is supplied to the condenser 76. It is mixed with water C71. The cooling water C71 increases due to the condensation and mixing of the steam S74, and the increased amount is returned to the ground from the reduction well X72.

低圧の気水分離器71から排出される熱水W73は、気水分離器71と第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器71と繋ぐ導管83内を流れて蒸発器91に導入され、蒸発器91、再生器93において熱を奪われた後、還元井X71から地中に戻される。 The hot water W73 discharged from the low-pressure air-water separator 71 flows through the conduit 83 connecting the air-water separator 71 and the evaporator 71 of the second-class absorption type heat pump, is introduced into the evaporator 91, and is introduced into the evaporator 91. After being deprived of heat by the regenerator 93, it is returned to the ground from the reduction well X71.

蒸発器91では、熱水W73の加熱によって器内の水が沸騰して蒸気になり、この蒸気は同圧の吸収器92内の臭化リチウム水溶液に吸収される。吸収器92では、蒸気を吸収したとき発生する吸収熱によって気水分離器72からの熱水W74は加熱され、沸騰する。蒸発器91からの蒸気を吸収した吸収器92内の臭化リチウム水溶液は、熱交換器95を経て再生器93内に供給され、再生器93内において蒸発器91を経た熱水の加熱によって沸騰し、吸収器92内で吸収した蒸気を放出する。そして、蒸気を放出した臭化リチウム水溶液は熱交換器95を経て、吸収器92に戻される。再生器93内において臭化リチウム水溶液の沸騰によって発生した蒸気は、同圧の凝縮器94内において冷却水C72によって冷却されて水に戻り、この水は蒸発器91に戻される。 In the evaporator 91, the water in the vessel is boiled into steam by heating the hot water W73, and this steam is absorbed by the lithium bromide aqueous solution in the absorber 92 at the same pressure. In the absorber 92, the hot water W74 from the steam separator 72 is heated and boiled by the absorbed heat generated when the steam is absorbed. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 92 that has absorbed the steam from the evaporator 91 is supplied into the regenerator 93 via the heat exchanger 95, and boils in the regenerator 93 by heating the hot water that has passed through the evaporator 91. Then, the vapor absorbed in the absorber 92 is released. Then, the lithium bromide aqueous solution that has released the vapor is returned to the absorber 92 via the heat exchanger 95. The steam generated by boiling the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 93 is cooled by the cooling water C72 in the condenser 94 at the same pressure and returned to water, and this water is returned to the evaporator 91.

蒸発器91と吸収器92の間では、蒸発器91において熱水W73から奪った熱が吸収器92において熱水W74の加熱・沸騰に利用される。再生器93と凝縮器94の間では、再生器93において臭化リチウム水溶液の再生によって発生した蒸気の保有熱は、蒸気の移動によって凝縮器94に移送され、凝縮器94において冷却水C72に伝達され、この冷却水C72によって冷却塔76まで移送され、この冷却塔76から大気中に放出される。 Between the evaporator 91 and the absorber 92, the heat taken from the hot water W73 in the evaporator 91 is used for heating and boiling the hot water W74 in the absorber 92. Between the regenerator 93 and the condenser 94, the retained heat of the steam generated by the regeneration of the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 93 is transferred to the condenser 94 by the movement of the steam and transferred to the cooling water C72 in the condenser 94. Then, it is transferred to the cooling tower 76 by the cooling water C72, and is discharged from the cooling tower 76 into the atmosphere.

本発明の実施例3における加圧ポンプ79の容量は、表1の計算例に示される蒸気流量の5.2kg/sに相当し、地中から汲み上げる熱水量100kg/sの1/19.2に減少する。 The capacity of the pressurizing pump 79 in Example 3 of the present invention corresponds to the steam flow rate of 5.2 kg / s shown in the calculation example of Table 1, and is 1/19.2 of the amount of hot water pumped from the ground of 100 kg / s. Decreases to.

本発明実施例3の加圧ポンプ79容量/本発明実施例2の加圧ポンプ49容量は、蒸気タービンに供給される蒸気流量/地中から汲み上げる熱水量であり、5.2/100=1/19.2=0.052である。 The pressure pump 79 capacity of the third embodiment of the present invention / the pressure pump 49 capacity of the second embodiment of the present invention is the steam flow rate supplied to the steam turbine / the amount of hot water pumped from the ground, and 5.2 / 100 = 1. /19.2 = 0.052.

このときの本発明実施例3の第二種吸収式ヒートポンプ容量は、蒸気タービンに供給される5.2kg/sの熱水を蒸気する熱量11,260kJ/sとなり、本発明実施例2の第二種吸収式ヒートポンプ容量=地中から汲み上げた熱水を飽和水にするまでの加熱量に5.2kg/sの蒸気を発生する加熱量を加えた32,210kJ/sの1/2.9に減少する。 At this time, the capacity of the second-class absorption heat pump of Example 3 of the present invention is 11,260 kJ / s, which is the amount of heat for steaming 5.2 kg / s of hot water supplied to the steam turbine. Type 2 absorption heat pump capacity = 1 / 2.9 of 32,210 kJ / s, which is the sum of the amount of heat for converting hot water pumped from the ground to saturated water and the amount of heat for generating steam of 5.2 kg / s. Decreases to.

本発明実施例3の第二種吸収式ヒートポンプ容量は、蒸気タービンに供給される熱水を気化する熱量であり、(タービン蒸気流量)x(タービン入口の蒸気エンタルピ−汲み上げた熱水エンタルピ)で、=5.2x(2793.2−628.5)≒11,260kJ/sである。 The second-class absorption heat pump capacity of Example 3 of the present invention is the amount of heat that vaporizes the hot water supplied to the steam turbine, and is (turbine steam flow rate) x (steam enthalpy at the turbine inlet-hot water enthalpy pumped up). , = 5.2x (2793.2-628.5) ≈11,260 kJ / s.

本発明実施例2の第二種吸収式ヒートポンプ容量は、(熱水全量の加熱量)+(蒸気タービンに供給される蒸気発生熱量)であり、((全量)x(飽和熱水エンタリピ−汲み上げた熱水エンタルピ))+((タービン蒸気流量)x(タービン入口の蒸気エンタルピ−飽和熱水のエンタルピ))で、(100x(838−628.5))+5.2x(2793.2−838)であり、約(20,960 +11,260)で、32,210kJ/sである。本発明実施例3の第二種吸収式ヒートポンプ容量/本発明実施例2の第二種吸収式ヒートポンプ容量は、11,260/32,210=1/2.9=0.35である。 The capacity of the second-class absorption type heat pump according to the second embodiment of the present invention is (heating amount of the total amount of hot water) + (heat generated by steam supplied to the steam turbine), and ((total amount) x (saturated hot water entertainment pumping). Hot water enthalpy)) + ((turbine steam flow rate) x (turbine inlet steam enthalpy-saturated hot water enthalpy)), (100x (838-628.5)) + 5.2x (2793.2-838) It is about (20,960 + 11,260), which is 32,210 kJ / s. The capacity of the second-class absorption heat pump of Example 3 of the present invention / the capacity of the second-class absorption heat pump of Example 2 of the present invention is 11,260 / 32,210 = 1 / 2.9 = 0.35.

実施例3の本発明の地熱発電システムには、実施例2又は1の本発明の地熱発電システムと比較して、熱効率及び発電量等の性能を低下することなく、熱水を加圧する加圧ポンプ79及び第二種吸収式ヒートポンプの容量を減少することが可能になることから、装置コスト及び運転コストが低下する経済的な効果が得られる。 The geothermal power generation system of the present invention of Example 3 is pressurized to pressurize hot water without deteriorating performance such as thermal efficiency and power generation amount as compared with the geothermal power generation system of the present invention of Example 2 or 1. Since the capacities of the pump 79 and the second-class absorption type heat pump can be reduced, an economical effect of reducing the equipment cost and the operating cost can be obtained.

表1は、従来技術のシングルフラッシュ地熱発電システム、先行技術文献の第二種吸収式ヒートポンプを設置し熱水量を減少した地熱発電システム、本発明の実施例1の加圧ポンプと第二種吸収式ヒートポンプを設置し熱水量を減少した地熱発電システムの比較を示す。 Table 1 shows a single-flash geothermal power generation system of the prior art, a geothermal power generation system in which a second-class absorption type heat pump of the prior art document is installed to reduce the amount of hot water, and a pressurizing pump and a second-class absorption of the first embodiment of the present invention. A comparison of geothermal power generation systems in which a type heat pump is installed and the amount of hot water is reduced is shown.

Figure 2021152355
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実施例4は、硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムに関するものである。従来技術のフラッシュ式地熱発電システムは、地中からくみ上げた熱水から蒸気を取り出し、この蒸気で蒸気タービンを駆動し、蒸気タービンに連動する発電機から発電している。このとき、熱水中に溶存していた二酸化炭素、硫化水素、二酸化硫黄等のガス(以後、硫化水素等のガスと記す)は、大気中に放出しているため、周囲に悪臭を広げ、機器を腐食させ、生態系を破壊させる問題を起こしている。硫化水素等のガスが周囲に悪臭を広げ、機器を腐食させ、生態系を破壊させる問題等に対して、従来技術の地熱発電システムでは、冷却塔と復水器を循環する冷却水に硫化水素等のガスを吸収させ、この冷却水を地中に戻すこと、又は、脱硫装置を設置して硫化水素等のガスを回収することを実施しているが、発生した硫化水素等のガスの全量を回収することは困難であり、回収されなかった硫化水素等のガスは大気中に放出されている。硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムを提供することが望ましく、このとき、発電量を減少しないことが課題に加わる。 Example 4 relates to a geothermal power generation system that does not release gas such as hydrogen sulfide to the atmosphere. A conventional flash geothermal power generation system extracts steam from hot water pumped from the ground, drives a steam turbine with the steam, and generates power from a generator linked to the steam turbine. At this time, the gas such as carbon dioxide, hydrogen sulfide, and sulfur dioxide dissolved in the hot water (hereinafter referred to as the gas such as hydrogen sulfide) is released into the atmosphere, so that the foul odor spreads to the surroundings. It causes problems that corrode equipment and destroy the ecosystem. In response to the problem that gas such as hydrogen sulfide spreads a foul odor to the surroundings, corrodes equipment, and destroys the ecosystem, in the conventional geothermal power generation system, hydrogen sulfide is added to the cooling water that circulates between the cooling tower and the water recovery device. Etc. are absorbed and this cooling water is returned to the ground, or a desulfurization device is installed to recover the gas such as hydrogen sulfide, but the total amount of the generated gas such as hydrogen sulfide is carried out. It is difficult to recover the hydrogen sulfide, and the unrecovered gas such as hydrogen sulfide is released into the atmosphere. It is desirable to provide a geothermal power generation system that does not release gas such as hydrogen sulfide to the atmosphere, and at this time, it is an issue that the amount of power generation is not reduced.

硫化水素気等のガスを大気放出しない地熱発電システムを提供する課題は、地中から汲み上げた熱水の保有熱のみを回収し、組成を変えることなく、地中に戻すことで解決する。
このため、蒸気発生器、蒸気タービン、復水器等から構成されるランキンサイクルは、閉システムとし、エネルギー移動媒体には、日本工業規格 JIS B 8223 の『ボイラの給水及びボイラ水の水質』の基準を満足するボイラ用の水を使用する。このエネルギー移動媒体の水は、蒸気/水へ変換しながら、蒸気発生器、蒸気タービン、復水器等を循環する。また、このとき、従来技術のフラッシュ式地熱発電システムに採用されていた開システムから閉システムに変更することによって生じる発電量が減少する問題は、第二種吸収式ヒートポンプを用いて、地中から汲み上げた熱水の保有熱を回収して高温熱源をつくり、高温高圧の蒸気を発生することを可能にすることにより解決する。
The problem of providing a geothermal power generation system that does not release gas such as hydrogen sulfide to the atmosphere is solved by recovering only the retained heat of hot water pumped from the ground and returning it to the ground without changing the composition.
For this reason, the Rankine cycle, which consists of a steam generator, steam turbine, condenser, etc., is a closed system, and the energy transfer medium is the Japanese Industrial Standard JIS B 8223 "Boiler Water Supply and Boiler Water Quality". Use boiler water that meets the standards. The water in this energy transfer medium circulates in a steam generator, a steam turbine, a condenser, etc. while converting to steam / water. At this time, the problem of reducing the amount of power generated by changing from the open system to the closed system used in the conventional flash geothermal power generation system is solved by using a second-class absorption heat pump from the ground. The solution is to recover the heat possessed by the pumped hot water to create a high-temperature heat source and make it possible to generate high-temperature, high-pressure steam.

本実施例の地熱発電システムにおいては、地中からくみ上げられた熱水中に溶存している硫化水素等のガスの大気放出が無くなるので、周囲への悪臭の拡散、生態系の破壊が無くなる効果が得られる。また、蒸気タービン及び復水器等は硫化水素等のガスに接触することが無くなるので、耐食対策が不要になり、装置コストが低減する効果が得られる。また、第二種吸収式ヒートポンプを用いて、地中から汲み上げた熱水の保有熱を回収して高温の熱源をつくり、この高温の熱源を使用して蒸気を発生し、蒸気タービンへ供給する蒸気の温度及び圧力を高くするので、発電量が減少する課題が減少され、システム外からエネルギーを供給することなく、蒸気タービンの熱効率が向上して発電量の増加を可能にする効果が得られる。また、蒸気タービンへ供給される蒸気の圧力が高くなることから、再熱システムを採用することが可能になり、これにより、蒸気タービン内の蒸気の乾き度が上昇して、蒸気タービン等におけるエロージョンを抑制する効果が得られる。また、復水器から硫化水素等のガスの排出が無くなることから、蒸気タービン出口圧力を大気圧より低く設定することが可能になり、蒸気タービンの熱効率が向上し、発電量の増加を可能にする効果が得られる。また、蒸気タービンの熱効率が向上するので、地中から汲み上げる熱水量を減少することが可能になり、熱水が枯渇して発電量が減少した発電所を回復する効果が得られる。 In the geothermal power generation system of this embodiment, since the release of gas such as hydrogen sulfide dissolved in the hot water pumped up from the ground to the atmosphere is eliminated, the effect of eliminating the diffusion of foul odors to the surroundings and the destruction of the ecosystem is eliminated. Is obtained. Further, since the steam turbine, the condenser and the like do not come into contact with a gas such as hydrogen sulfide, corrosion resistance measures are not required, and the effect of reducing the equipment cost can be obtained. In addition, a second-class absorption type heat pump is used to recover the retained heat of hot water pumped from the ground to create a high-temperature heat source, and this high-temperature heat source is used to generate steam and supply it to the steam turbine. By increasing the temperature and pressure of the steam, the problem of reducing the amount of power generation is reduced, and the effect of improving the thermal efficiency of the steam turbine and enabling the increase in the amount of power generation can be obtained without supplying energy from outside the system. .. In addition, since the pressure of the steam supplied to the steam turbine increases, it becomes possible to adopt a reheating system, which increases the dryness of the steam in the steam turbine and causes erosion in the steam turbine and the like. The effect of suppressing In addition, since the condenser does not emit gas such as hydrogen sulfide, the steam turbine outlet pressure can be set lower than the atmospheric pressure, the thermal efficiency of the steam turbine is improved, and the amount of power generated can be increased. The effect of In addition, since the thermal efficiency of the steam turbine is improved, it is possible to reduce the amount of hot water pumped from the ground, and it is possible to obtain the effect of recovering the power plant where the amount of hot water is depleted and the amount of power generation is reduced.

以下、図面を参照して説明する。図4に示す実施例4の熱水中の硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムは、概して、発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプから構成されている。発電装置本体は、気水分離器11、蒸気タービン12、発電機15、復水器16、冷却塔17、給水ポンプ18等から構成され、第二種吸収式ヒートポンプは、蒸発器31、吸収器32、再生器33、凝縮器34、熱交換器35、冷却塔36等から構成される。 Hereinafter, description will be made with reference to the drawings. The geothermal power generation system that does not release gas such as hydrogen sulfide in the hot water of Example 4 shown in FIG. 4 generally includes a power generation device main body and a second-class absorption type heat pump. The main body of the power generation device is composed of an air-water separator 11, a steam turbine 12, a generator 15, a condenser 16, a cooling tower 17, a water supply pump 18, and the like. It is composed of 32, a regenerator 33, a condenser 34, a heat exchanger 35, a cooling tower 36, and the like.

吸収式ヒートポンプに用いる熱媒体と吸収液の組み合わせには、室温から約200℃の温度域において作動することを考慮して、熱媒体には水、吸収液には臭化リチウムを主成分に防錆剤を添加した水溶液(以後、臭化リチウム水溶液と記す)の組み合わせを使用する。水と臭化リチウム水溶液の組み合わせ以外の熱媒体と吸収液の組み合わせには、水と硫酸水溶液、アンモニアと水の組み合わせ等があるが、本発明では、水と臭化リチウム水溶液の組み合わせについて記述する。 Considering that the combination of heat medium and absorption liquid used in the absorption heat pump operates in the temperature range from room temperature to about 200 ° C, water is used as the heat medium and lithium bromide is used as the main component of the absorption liquid. A combination of an aqueous solution to which a rust agent is added (hereinafter referred to as a lithium bromide aqueous solution) is used. Other combinations of heat medium and absorption liquid other than the combination of water and lithium bromide aqueous solution include a combination of water and sulfuric acid aqueous solution, ammonia and water, etc., but in the present invention, the combination of water and lithium bromide aqueous solution will be described. ..

給水ポンプ18によって気水分離器11内に前記ボイラ用の水S14が供給される。気水分離器11内の水は、気水分離器11と吸収器32の間の導管24内を循環し、吸収器32において加熱され、沸騰し、気水混合状態の熱水W14となって気水分離器11に戻され、蒸気と熱水に分離される。 The water S14 for the boiler is supplied into the steam separator 11 by the water supply pump 18. The water in the steam separator 11 circulates in the conduit 24 between the steam separator 11 and the absorber 32, is heated in the absorber 32, boils, and becomes hot water W14 in a steam-water mixed state. It is returned to the air-water separator 11 and separated into steam and hot water.

気水分離器11の内部において分離された蒸気S11は、蒸気タービン12に供給され、蒸気タービン12を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S13になって復水器16に供給され、冷却水C11によって冷却されて凝縮し、ボイラ用の水S14に戻る。 The steam S11 separated inside the steam separator 11 is supplied to the steam turbine 12 to drive the steam turbine 12, and itself becomes low-temperature low-pressure steam S13 and is supplied to the condenser 16 to provide cooling water. It is cooled by C11, condensed, and returned to water S14 for the boiler.

第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器31では、地中から汲み上げた熱水W11の加熱によって器内の水が沸騰して蒸気になり、この蒸気は同圧の吸収器32内の臭化リチウム水溶液に吸収される。吸収器32では、蒸気を吸収したときに発生する吸収熱によって、気水分離器11からの熱水W14が加熱され、沸騰する。蒸発器31からの蒸気を吸収した吸収器32内の臭化リチウム水溶液は、熱交換器35を経て再生器33内に供給され、再生器33内において熱水W14の加熱によって沸騰し、吸収器32内で吸収した蒸気を放出する。そして、熱交換器35を経て、吸収器32に戻される。再生器33内において沸騰によって臭化リチウム水溶液から発生した蒸気は、同圧の凝縮器34内において冷却水C12によって冷却されて水に戻り、この水は蒸発器31に戻される。 In the evaporator 31 of the second-class absorption heat pump, the water in the vessel is boiled to steam by heating the hot water W11 pumped from the ground, and this steam is the lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 at the same pressure. Is absorbed by. In the absorber 32, the hot water W14 from the steam separator 11 is heated and boiled by the absorbed heat generated when the steam is absorbed. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 that has absorbed the steam from the evaporator 31 is supplied into the regenerator 33 via the heat exchanger 35, and is boiled by heating the hot water W14 in the regenerator 33 to be boiled in the absorber 33. The vapor absorbed in 32 is released. Then, it is returned to the absorber 32 via the heat exchanger 35. The steam generated from the lithium bromide aqueous solution by boiling in the regenerator 33 is cooled by the cooling water C12 in the condenser 34 at the same pressure and returned to water, and this water is returned to the evaporator 31.

蒸発器31と吸収器32の間では、蒸発器31において地中から汲み上げた熱水W11から奪った熱が吸収器32において熱水W14の加熱沸騰に使用される。再生器33と凝縮器34の間では、再生器33において臭化リチウム水溶液の再生(臭化リチウム水溶液の臭化リチウム濃度の回復及び蒸発器31への水の製造)に使用した熱は、凝縮器34において冷却水C12に熱伝達され、この冷却水C12によって冷却塔36に移送されて、冷却塔36から大気中に放出される。 Between the evaporator 31 and the absorber 32, the heat taken from the hot water W11 pumped from the ground in the evaporator 31 is used for heating and boiling the hot water W14 in the absorber 32. Between the regenerator 33 and the condenser 34, the heat used for the regeneration of the lithium bromide aqueous solution (recovery of the lithium bromide concentration of the lithium bromide aqueous solution and the production of water to the evaporator 31) in the regenerator 33 is condensed. Heat is transferred to the cooling water C12 in the vessel 34, transferred to the cooling tower 36 by the cooling water C12, and discharged from the cooling tower 36 into the atmosphere.

地中内からくみ上げられた硫化水素等のガスを含む熱水W11は、生産井V11と第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器31を結ぶ導管21内を流れて蒸発器31に導入されて、蒸発器31で熱を奪われ、次いで、蒸発器31と再生器33を結ぶ導管22内を流れて再生器33に導入されて、再生器33で熱を奪われ、次いで、再生器33と還元井X11を結ぶ導管23を流れて還元井X11から地中に戻される。 Hot water W11 containing a gas such as hydrogen sulfide pumped up from the ground flows through the conduit 21 connecting the production well V11 and the evaporator 31 of the second-class absorption type heat pump, is introduced into the evaporator 31, and evaporates. Heat is deprived by the vessel 31, then flows through the conduit 22 connecting the evaporator 31 and the regenerator 33, is introduced into the regenerator 33, is deprived of heat by the regenerator 33, and then the regenerator 33 and the reduction well. It flows through the conduit 23 connecting X11 and is returned to the ground from the reduction well X11.

このため、本実施例の地熱発電システムにおいて、地中内からくみ上げられた硫化水素等のガスを含む熱水W11は、保有熱を奪われて温度が低下するが、大気開放されることなく、流量及び組成を変化することなく、地中内に戻されるので、硫化水素等のガスが大気中に排出することがなくなる効果が得られる。 Therefore, in the geothermal power generation system of the present embodiment, the hot water W11 containing a gas such as hydrogen sulfide pumped up from the ground is deprived of the retained heat and its temperature drops, but it is not released to the atmosphere. Since it is returned to the ground without changing the flow rate and composition, the effect of preventing gas such as hydrogen sulfide from being discharged into the atmosphere can be obtained.

また、このとき、第二種吸収式ヒートポンプの採用によって、システム外からエネルギー供給を受けなくても、蒸気タービン12に供給される蒸気S11の温度を地中内からくみ上げられる熱水W11の温度より高くすることが可能になり、蒸気タービン12の入口の蒸気圧力が大気圧より高くなることから、蒸気タービン12の熱効率は向上する効果が得られる。 Further, at this time, by adopting the second type absorption type heat pump, the temperature of the steam S11 supplied to the steam turbine 12 is higher than the temperature of the hot water W11 pumped from the ground without receiving energy supply from outside the system. Since the steam pressure at the inlet of the steam turbine 12 becomes higher than the atmospheric pressure, the effect of improving the thermal efficiency of the steam turbine 12 can be obtained.

また、水の閉システムのランキンサイクルによって蒸気タービン12出口の圧力を大気圧より低くすることが可能になることから、蒸気タービン12の熱効率は向上する効果が得られる。 Further, since the Rankine cycle of the water closing system makes it possible to lower the pressure at the outlet of the steam turbine 12 below the atmospheric pressure, the effect of improving the thermal efficiency of the steam turbine 12 can be obtained.

しかし、蒸気タービン12の入口圧力が上昇し、出口圧力が低下すると、蒸気タービン12内の蒸気が湿り蒸気になり、蒸気中に水滴が生成して、この水滴によって、タービンの翼等がエロージョン(浸食)される問題が発生する。蒸気タービン12内の蒸気が湿り蒸気となって、蒸気タービン12の翼等がエロージョンされる問題は、過熱器又は及び再熱器を設置して、蒸気タービン12に供給される蒸気を過熱蒸気にし、蒸気タービン12内の蒸気の乾き度を向上することにより、解決する。 However, when the inlet pressure of the steam turbine 12 rises and the outlet pressure drops, the steam in the steam turbine 12 becomes moist steam, and water droplets are generated in the steam, and the water droplets cause erosion of the turbine blades and the like. The problem of being eroded occurs. The problem that the steam in the steam turbine 12 becomes moist steam and the blades and the like of the steam turbine 12 are eroded is that a superheater or a reheater is installed to make the steam supplied to the steam turbine 12 superheated steam. , The solution is to improve the dryness of the steam in the steam turbine 12.

図5に示す本発明の実施例5を説明する再熱器を有する硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムは、第二種吸収式ヒートポンプ有することにより気水分離器41から発生する蒸気S41が高温高圧であることを利用して、蒸気タービンを高圧側の蒸気タービン42と低圧側の蒸気タービン44に分割し、蒸気タービン42及び44の間に再熱器43を設置している。 The geothermal power generation system that does not release gas such as hydrogen sulfide to the atmosphere having a reheater for explaining Example 5 of the present invention shown in FIG. 5 is a steam generated from a steam separator 41 by having a second-class absorption type heat pump. Utilizing the fact that S41 has a high temperature and high pressure, the steam turbine is divided into a high pressure side steam turbine 42 and a low pressure side steam turbine 44, and a reheater 43 is installed between the steam turbines 42 and 44.

この再熱器43を有する硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムは、発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプから構成されている。発電装置本体は、気水分離器41、蒸気タービン42及び44、再熱器43、発電機45、復水器46、冷却塔17、給水ポンプ18等から構成され、第二種吸収式ヒートポンプは、蒸発器61、吸収器62、再生器63、凝縮器64、熱交換器65、冷却塔66等から構成される。 The geothermal power generation system having the reheater 43 and not releasing gas such as hydrogen sulfide to the atmosphere is composed of a power generation device main body and a second-class absorption heat pump. The main body of the power generator is composed of an air-water separator 41, steam turbines 42 and 44, a reheater 43, a generator 45, a condenser 46, a cooling tower 17, a water supply pump 18, and the like. , Evaporator 61, absorber 62, condenser 63, condenser 64, heat exchanger 65, cooling tower 66 and the like.

給水ポンプ48によって気水分離器41内に前記したボイラ用の水S44が供給され、気水分離器41内の水は、気水分離器41と吸収器62の間を循環し、吸収器62において加熱され、沸騰した熱水W44となって気水分離器41に戻され、内部で蒸気と水に分離される。 The water S44 for the boiler described above is supplied into the steam separator 41 by the water supply pump 48, and the water in the steam separator 41 circulates between the steam separator 41 and the absorber 62, and the absorber 62 The hot water W44 is heated and returned to the gas-water separator 41, and is internally separated into steam and water.

気水分離器41の内部において分離された高温高圧の蒸気S41は、蒸気タービン42に供給され、蒸気タービン42を駆動し、自らは、中温中圧の蒸気になり、再熱器43に供給される。再熱器43に供給された蒸気は、気水分離器41内部の蒸気によって加熱され、高温中圧の蒸気S42なり、低圧側の蒸気タービン44に供給され、この蒸気タービン44を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S43になり、復水器16に供給され、冷却水C41によって冷却されて凝縮し、ボイラ用の水S44に戻る。 The high-temperature and high-pressure steam S41 separated inside the steam separator 41 is supplied to the steam turbine 42 to drive the steam turbine 42, and itself becomes medium-temperature and medium-pressure steam, which is supplied to the reheater 43. NS. The steam supplied to the condenser 43 is heated by the steam inside the steam separator 41 to become high-temperature medium-pressure steam S42, which is supplied to the low-pressure steam turbine 44, drives the steam turbine 44, and operates itself. Becomes low-temperature low-pressure steam S43, is supplied to the condenser 16, is cooled by the cooling water C41, condenses, and returns to the boiler water S44.

第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器61では、地中から汲み上げた熱水W41の加熱によって器内の水が沸騰して蒸気になり、この蒸気は同圧の吸収器62内の臭化リチウム水溶液に吸収される。吸収器62では、蒸気を吸収したときに発生する吸収熱によって気水分離器41からの熱水W44は、加熱され、沸騰する。蒸発器61からの蒸気を吸収した吸収器62内の臭化リチウム水溶液は、熱交換器65を経て再生器63内に供給され、再生器63内において熱水W41の加熱によって沸騰し、吸収器62内で吸収した蒸気を放出する。そして、熱交換器65を経て、吸収器62に戻される。再生器63内において沸騰によって臭化リチウム水溶液から発生した蒸気は、同圧の凝縮器64内において冷却水C42によって冷却されて凝縮し、ボイラ用の水S44に戻される。 In the evaporator 61 of the second-class absorption heat pump, the water in the vessel is boiled to steam by heating the hot water W41 pumped from the ground, and this steam is the lithium bromide aqueous solution in the absorber 62 at the same pressure. Is absorbed by. In the absorber 62, the hot water W44 from the steam separator 41 is heated and boiled by the absorbed heat generated when the steam is absorbed. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 62 that has absorbed the steam from the evaporator 61 is supplied into the regenerator 63 via the heat exchanger 65, and is boiled by heating the hot water W41 in the regenerator 63 to be boiled in the absorber 63. The vapor absorbed in 62 is released. Then, it is returned to the absorber 62 via the heat exchanger 65. The steam generated from the lithium bromide aqueous solution by boiling in the regenerator 63 is cooled by the cooling water C42 in the condenser 64 at the same pressure, condensed, and returned to the boiler water S44.

蒸発器61と吸収器62の間では、蒸発器61において地中から汲み上げた熱水W41から奪った熱が吸収器62において熱水W44の加熱に使用される。再生器63と凝縮器64の間では、再生器63において臭化リチウム水溶液の再生に使用した熱は、凝縮器64において冷却水C42に熱伝達され、この冷却水C42によって冷却塔66に移送され、冷却塔66から大気中に放出される。 Between the evaporator 61 and the absorber 62, the heat taken from the hot water W41 pumped from the ground in the evaporator 61 is used in the absorber 62 to heat the hot water W44. Between the regenerator 63 and the condenser 64, the heat used for regenerating the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 63 is transferred to the cooling water C42 in the condenser 64 and transferred to the cooling tower 66 by the cooling water C42. , Is released into the atmosphere from the cooling tower 66.

地中内からくみ上げられた硫化水素等のガスを含む熱水W41は、生産井V41と第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器61を結ぶ導管51内を流れて蒸発器61に導入されて、蒸発器61で熱を奪われ、次いで、蒸発器61と再生器63を結ぶ導管52内を流れて再生器63に導入されて、再生器63で熱を奪われ、次いで、再生器63と還元井X41を結ぶ導管53内を流れて還元井X41から地中に戻される。 Hot water W41 containing a gas such as hydrogen sulfide pumped up from the ground flows through the conduit 51 connecting the production well V41 and the evaporator 61 of the second-class absorption type heat pump, is introduced into the evaporator 61, and evaporates. Heat is deprived by the vessel 61, then flows through the conduit 52 connecting the evaporator 61 and the regenerator 63, is introduced into the regenerator 63, is deprived of heat by the regenerator 63, and then the regenerator 63 and the reduction well. It flows through the conduit 53 connecting X41 and is returned to the ground from the reduction well X41.

下記の表2に、机上計算による、地中から汲み上げた熱水の温度が150℃の条件における本発明の実施例1及び実施例2の地熱発電システムにおける蒸気仕様の一例を示す。 Table 2 below shows an example of steam specifications in the geothermal power generation system of Example 1 and Example 2 of the present invention under the condition that the temperature of hot water pumped from the ground is 150 ° C. by desk calculation.

蒸気タービン出口蒸気の乾き度は、本発明の実施例1の硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムでは79%であるが、本発明の実施例2では、高圧側の蒸気タービン42の出口が90%、低圧側の蒸気タービン44の出口が91%になる。これにより、本発明の実施例2の硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムでは、蒸気タービン出口蒸気の乾き度が向上し、エロージョンを抑制する効果が得られる。また、蒸気タービン供給蒸気1kg当たりのタービン出力は、本発明の実施例1の硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムでは158kJ/kgに対して、本発明の実施例2では179kJ/kgと21kJ/kg大きくなる。これにより、本発明の実施例2の硫化水素等のガスを大気放出しない地熱発電システムは、発電量を多くすることが可能になる効果が得られる。 The dryness of the steam turbine outlet steam is 79% in the geothermal power generation system that does not release gas such as hydrogen sulfide in Example 1 of the present invention to the atmosphere, but in Example 2 of the present invention, the steam turbine 42 on the high pressure side The outlet is 90%, and the outlet of the steam turbine 44 on the low pressure side is 91%. As a result, in the geothermal power generation system that does not release a gas such as hydrogen sulfide in Example 2 of the present invention to the atmosphere, the dryness of the steam at the outlet of the steam turbine is improved, and the effect of suppressing erosion can be obtained. Further, the turbine output per 1 kg of steam supplied from the steam turbine is 158 kJ / kg in the geothermal power generation system that does not release gas such as hydrogen sulfide in Example 1 of the present invention to the atmosphere, whereas it is 179 kJ / kg in Example 2 of the present invention. And 21kJ / kg increase. As a result, the geothermal power generation system that does not release a gas such as hydrogen sulfide according to the second embodiment of the present invention to the atmosphere has an effect that the amount of power generation can be increased.

本実施例によると、気水分離器(11)、この気水分離器(11)から出た蒸気が供給される蒸気タービン(12)、この蒸気タービン(12)と連動する発電機(15)、前記蒸気タービン(12)を出た蒸気が凝縮する復水器(16)、この復水器(16)で凝縮した水を前記気水分離器(11)に供給する給水ポンプ(18)、蒸発器(31)及び吸収器(32)及び再生器(33)及び凝縮器(34)及び熱交換器(35)及び冷却塔(36)を有する第二種吸収式ヒートポンプ、地中からの熱水を生産井から前記第二種吸収式ヒートポンプへ導く導管(21)、前記第二種吸収式ヒートポンプからの熱水を還元井へ導く導管(23)、前記気水分離器(11)と前記吸収器(32)の間を循環する熱水が流れる導管(24)を備えていることを特徴とすることにより、地中からくみ上げられた熱水中に溶存している硫化水素等のガスの大気放出が無くなるので、周囲への悪臭の拡散、生態系の破壊が無くなる効果が得られる。 According to this embodiment, a steam separator (11), a steam turbine (12) to which steam emitted from the steam separator (11) is supplied, and a generator (15) interlocking with the steam turbine (12). , A water condensing device (16) in which the steam discharged from the steam turbine (12) is condensed, and a water supply pump (18) for supplying the water condensed by the water condensing device (16) to the air-water separator (11). Type 2 absorption heat pump with evaporator (31), absorber (32), regenerator (33), condenser (34), heat exchanger (35) and cooling tower (36), heat from the ground The conduit (21) that guides water from the production well to the type 2 absorption heat pump, the conduit (23) that guides the hot water from the type 2 absorption heat pump to the reduction well, the air-water separator (11) and the above. By providing a conduit (24) through which hot water circulating between the absorbers (32) flows, gas such as hydrogen sulfide dissolved in hot water pumped up from the ground is provided. Since there is no release to the atmosphere, the effect of eliminating the spread of foul odors to the surroundings and the destruction of the ecosystem can be obtained.

内部に再熱器(43)を有する気水分離器(41)、この気水分離器(41)から出た蒸気が供給される蒸気タービン(42)、この蒸気タービン(42)を出た蒸気が供給される前記再熱器(43)、この再熱器(43)を出た蒸気が供給される蒸気タービン(44)、これら蒸気タービン(42及び44)と連動する発電機(45)、後者の前記蒸気タービン(44)を出た蒸気が凝縮する復水器(46)、この復水器(46)で凝縮した水を前記気水分離器(41)に供給する給水ポンプ(48)、蒸発器(61)及び吸収器(62)及び再生器(63)及び凝縮器(64)及び熱交換器(65)及び冷却塔(66)を有する第二種吸収式ヒートポンプ、地中からの熱水を生産井から前記第二種吸収式ヒートポンプへ導く導管(51)、前記第二種吸収式ヒートポンプからの熱水を還元井へ導く導管(53)、前記気水分離器(41)と前記吸収器(62)の間を循環する熱水が流れる導管(54)を備えていることを特徴とすることにより、地中からくみ上げられた熱水中に溶存している硫化水素等のガスの大気放出が無くなるので、周囲への悪臭の拡散、生態系の破壊が無くなる効果が得られる。 A steam separator (41) having a reheater (43) inside, a steam turbine (42) to which steam discharged from the steam separator (41) is supplied, and steam discharged from the steam turbine (42). The reheater (43) to which the water is supplied, the steam turbine (44) to which the steam emitted from the reheater (43) is supplied, and the generator (45) interlocking with these steam turbines (42 and 44). The latter water condensing device (46) in which the steam discharged from the steam turbine (44) is condensed, and the water supply pump (48) that supplies the water condensed by the water condensing device (46) to the air-water separator (41). , A second-class absorption heat pump with an evaporator (61) and a absorber (62) and a regenerator (63) and a condenser (64) and a heat exchanger (65) and a cooling tower (66), from the ground. A conduit (51) that guides hot water from a production well to the type 2 absorption type heat pump, a conduit (53) that guides hot water from the type 2 absorption type heat pump to a reduction well, and the air-water separator (41). A gas such as hydrogen sulfide dissolved in hot water pumped up from the ground by providing a conduit (54) through which hot water circulating between the absorbers (62) flows. Since the release of heat to the atmosphere is eliminated, the effect of eliminating the spread of foul odors to the surroundings and the destruction of the ecosystem can be obtained.

Figure 2021152355
Figure 2021152355

本実施例では、 エロージョンを抑制する地熱発電システム、特に、第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムに関する。従来技術の多くの地熱発電所に採用されているフラッシュ式地熱発電システムでは、蒸気タービンに供給される蒸気は、地中から汲み上げた気水混合状態の熱水から気水分離された飽和蒸気である。このため、蒸気タービン内では、飽和蒸気が温度及び圧力が低下して湿り蒸気になり、蒸気内部に水滴を生成し、この生成した水滴がエロージョン(浸食)を発生する問題がある。また、先行技術文献:特開2014−134106号において記載されている第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムでは、蒸気タービンに供給される蒸気は、第二種吸収式ヒートポンプで加熱され沸騰した飽和蒸気であり、このため、蒸気タービン内では、飽和蒸気が温度及び圧力が低下して湿り蒸気になり、蒸気内部に水滴を生成し、エロージョンを発生する問題がある。エロージョンが生じると、蒸気タービン内では、振動及び騒音等が発生し、このエロージョンが進行すると、蒸気タービン及び蒸気タービンの周辺機器が破損する問題を生じる。本実施例が解決しようとする課題は、第二種吸収式ヒートポンプを有するエロージョンを抑制する地熱発電システムを提供することにある。 This embodiment relates to a geothermal power generation system that suppresses erosion, particularly a geothermal power generation system having a type 2 absorption type heat pump. In the flash geothermal power generation system used in many conventional geothermal power plants, the steam supplied to the steam turbine is saturated steam separated from the hot water in the air-water mixed state pumped from the ground. be. Therefore, in the steam turbine, the temperature and pressure of the saturated steam decrease to become moist steam, and water droplets are generated inside the steam, and the generated water droplets have a problem of causing erosion (erosion). Further, in the geothermal power generation system having the type 2 absorption type heat pump described in the prior art document: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-134106, the steam supplied to the steam turbine is heated by the type 2 absorption type heat pump and boiled. Since it is saturated steam, there is a problem that in the steam turbine, the temperature and pressure of the saturated steam decrease to become moist steam, water droplets are generated inside the steam, and erosion is generated. When erosion occurs, vibration, noise, and the like are generated in the steam turbine, and when this erosion progresses, there is a problem that the steam turbine and peripheral equipment of the steam turbine are damaged. The problem to be solved by this embodiment is to provide a geothermal power generation system that suppresses erosion having a second-class absorption heat pump.

エロージョンを抑制する第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムを提供することは、蒸気タービンに供給される蒸気を飽和蒸気から過熱蒸気に変え、蒸気タービン内の蒸気の乾き度を上昇することにより解決する。蒸気タービンに供給される蒸気を飽和蒸気から過熱蒸気に変えることは、第二種吸収式ヒートポンプ、過熱器、再熱器等を設置し、第二種吸収式ヒートポンプで高温の熱源をつくり、この高温の熱源を使用して、過熱器の管内及び再熱器の管内を流れる蒸気を加熱することにより達成する。蒸気タービンに供給される蒸気が過熱蒸気であり、タービン出口においても過熱蒸気であるときは、タービン内の蒸気は水滴を含まない蒸気となるので、エロージョンを発生することがなくなり、課題が解決する。また、工業的に、蒸気タービン内の蒸気が湿り蒸気であっても、タービン出口の蒸気の乾き度(蒸気中の水分重量/気水混合蒸気重量)が90%以上(湿り度10%以下、湿り度=100%−乾き度)であれば、蒸気中に生成される水滴量が少量になるのでエロージョンが弱くなり、エロージョンの影響を無視することが行われている。 Providing a geothermal power generation system with a Type 2 absorption heat pump that suppresses erosion by changing the steam supplied to the steam turbine from saturated steam to superheated steam and increasing the dryness of the steam in the steam turbine. solve. To change the steam supplied to the steam turbine from saturated steam to superheated steam, a second-class absorption heat pump, chiller, reheater, etc. are installed, and a second-class absorption heat pump creates a high-temperature heat source. This is achieved by heating the steam flowing through the tube of the superheater and the tube of the reheater using a hot heat source. When the steam supplied to the steam turbine is superheated steam and the steam at the turbine outlet is also superheated steam, the steam in the turbine becomes steam that does not contain water droplets, so that erosion does not occur and the problem is solved. .. In addition, industrially, even if the steam in the steam turbine is moist steam, the dryness of the steam at the turbine outlet (moisture weight in steam / air-water mixed steam weight) is 90% or more (wetness 10% or less, If the degree of wetness = 100% − degree of dryness), the amount of water droplets generated in the steam becomes small, so that the erosion becomes weak and the influence of the erosion is ignored.

本実施例により、エロージョンが無くなる又は無視できるようになると、蒸気タービンの動翼、静翼、軸、ケーシングの素材を耐エロージョン材(例えば、CrMoV鋼、NiCrMoV鋼)から安価な炭素鋼に変更することが可能になり、材料費が低減する効果が得られる。また、蒸気タービンの動翼、静翼、軸、ケーシングの劣化速度が遅くなり、装置寿命が長くなることから、保守経費が低減する効果が得られる。また、タービン内の蒸気の流れが安定化するので、不安定な蒸気の流れに起因する熱効率の低下がなくなる効果、振動及び騒音が抑制される効果が得られる。また、振動及び騒音が抑制されると、蒸気タービンの大容量化が可能になり、スケールメリットによる装置コストの削減効果が得られる。 When the erosion disappears or becomes negligible according to this embodiment, the material of the moving blade, the stationary blade, the shaft, and the casing of the steam turbine is changed from the erosion resistant material (for example, CrMoV steel, NiCrMoV steel) to an inexpensive carbon steel. This makes it possible to reduce material costs. In addition, the deterioration rate of the moving blades, stationary blades, shafts, and casing of the steam turbine is slowed down, and the life of the equipment is extended, so that the effect of reducing maintenance costs can be obtained. Further, since the steam flow in the turbine is stabilized, the effect of eliminating the decrease in thermal efficiency due to the unstable steam flow and the effect of suppressing vibration and noise can be obtained. Further, when vibration and noise are suppressed, the capacity of the steam turbine can be increased, and the effect of reducing the equipment cost due to economies of scale can be obtained.

図6は、本発明の実施例6を説明する過熱器27及び再熱器28を設置したエロージョンを抑制する地熱発電システムの概略図であり、概して、地熱発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプから構成されている。地熱発電装置本体は、内部に蒸気発生器26及び過熱器27及び再熱器28を有する気水分離器11、蒸気タービン13及び14、発電機15、復水器16、冷却塔17等から構成され、吸収式ヒートポンプは、蒸発器31、吸収器32、再生器33、凝縮器34、熱交換器35、冷却塔36等から構成されている。 FIG. 6 is a schematic view of a geothermal power generation system that suppresses erosion in which a superheater 27 and a reheater 28 are installed to explain the sixth embodiment of the present invention. Generally, a geothermal power generation device main body and a second-class absorption heat pump It is composed of. The main body of the geothermal power generation device is composed of an air-water separator 11 having a steam generator 26, a superheater 27, and a reheater 28, steam turbines 13 and 14, a generator 15, a condenser 16, a cooling tower 17, and the like. The absorption heat pump is composed of an evaporator 31, an absorber 32, a condenser 33, a condenser 34, a heat exchanger 35, a cooling tower 36, and the like.

吸収式ヒートポンプに用いる熱媒体と吸収液の組み合わせには、室温から約200℃の温度域において作動することを考慮して、熱媒体には水、吸収液には臭化リチウムを主成分に防錆剤を添加した水溶液(以後、臭化リチウム水溶液と記す)の組み合わせを使用する。水と臭化リチウム水溶液の組み合わせ以外に、水と硫酸水溶液、アンモニアとアンモニア水の組み合わせがあるが、本発明では、水と臭化リチウム水溶液の組み合わせについて記述する。 Considering that the combination of heat medium and absorption liquid used in the absorption heat pump operates in the temperature range from room temperature to about 200 ° C, water is used as the heat medium and lithium bromide is used as the main component of the absorption liquid. A combination of an aqueous solution to which a rust agent is added (hereinafter referred to as a lithium bromide aqueous solution) is used. In addition to the combination of water and lithium bromide aqueous solution, there are combinations of water and sulfuric acid aqueous solution, and ammonia and ammonia water. In the present invention, the combination of water and lithium bromide aqueous solution will be described.

地中から汲み上げた熱水W11から分岐した熱水W12は、導管22内を流れて気水分離器11内の蒸気発生器26に供給される。気水分離器11と吸収式ヒートポンプの吸収器32の間の導管24内を熱水W14が循環し、この熱水W14は、吸収器32において加熱されて沸騰し、蒸気と熱水になって気水分離器11に戻される。気水分離器11内では、器内の熱水又は蒸気が蒸気発生器26管内の熱水W12を加熱し、蒸気に変える。蒸気発生器26の管内から発生した蒸気は、過熱器27の管内を流れ、このとき、気水分離器11内の熱水又は蒸気から加熱されて過熱蒸気S11となって蒸気タービン13に供給され、蒸気タービン13を駆動し、自らは、中温中圧の蒸気になる。この中温中圧となった蒸気は、再熱器28に供給され、このとき、気水分離器11内の熱水又は蒸気によって加熱され、高温中圧の過熱蒸気S12になって蒸気タービン14供給され、蒸気タービン14を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S13になる。この低温低圧の蒸気S13は、復水器16に供給され、冷却水C11によって冷却されて凝縮し、冷却水C11に混合される。冷却水C11は、蒸気S13の凝縮水の混合によって流量が増加し、冷却水C11の増分は、還元井X12から地中に戻される。 The hot water W12 branched from the hot water W11 pumped from the ground flows in the conduit 22 and is supplied to the steam generator 26 in the air-water separator 11. Hot water W14 circulates in the conduit 24 between the air-water separator 11 and the absorber 32 of the absorption type heat pump, and the hot water W14 is heated and boiled in the absorber 32 to become steam and hot water. It is returned to the air-water separator 11. In the steam separator 11, the hot water or steam in the vessel heats the hot water W12 in the steam generator 26 pipe and converts it into steam. The steam generated from the pipe of the steam generator 26 flows through the pipe of the superheater 27, and at this time, is heated from the hot water or steam in the steam separator 11 to become superheated steam S11 and is supplied to the steam turbine 13. , Drives the steam turbine 13 and turns itself into medium-temperature, medium-pressure steam. The steam at medium temperature and medium pressure is supplied to the reheater 28, and at this time, it is heated by hot water or steam in the steam separator 11 to become superheated steam S12 with high temperature and medium pressure, and is supplied to the steam turbine 14. Then, the steam turbine 14 is driven, and itself becomes low-temperature low-pressure steam S13. The low-temperature low-pressure steam S13 is supplied to the condenser 16, cooled by the cooling water C11, condensed, and mixed with the cooling water C11. The flow rate of the cooling water C11 is increased by mixing the condensed water of the steam S13, and the increment of the cooling water C11 is returned to the ground from the reduction well X12.

地中から汲み上げた熱水W11から分岐した熱水W13は、導管23内を流れて第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器31及び再生器33において熱を奪われた後に、還元井X11から地中に戻される。 The hot water W13 branched from the hot water W11 pumped from the ground flows through the conduit 23 and is deprived of heat by the evaporator 31 and the regenerator 33 of the second-class absorption heat pump, and then goes underground from the reduction well X11. Returned to.

第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器31では、熱水W14の加熱によって器内の水が沸騰して蒸気になり、この蒸気は同圧の吸収器32内の臭化リチウム水溶液に吸収される。吸収器32では、蒸気を吸収したときに発生する吸収熱によって気水分離器11と吸収器32の間を循環する熱水W14は加熱され、沸騰する。蒸発器31からの蒸気を吸収した吸収器32内の臭化リチウム水溶液は、熱交換器35を経て再生器33内に供給され、再生器33内において蒸発器31を経た熱水W13の加熱によって沸騰し、吸収器32内で吸収した蒸気を放出する。そして、熱交換器35を経て、吸収器32に戻される。再生器33内において沸騰によって発生した蒸気は、同圧の凝縮器34内において冷却水C12によって冷却されて水に戻り、この水は蒸発器31に戻される。 In the evaporator 31 of the second-class absorption heat pump, the water in the vessel is boiled into steam by heating the hot water W14, and this steam is absorbed by the lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 at the same pressure. In the absorber 32, the hot water W14 circulating between the steam separator 11 and the absorber 32 is heated and boiled by the absorbed heat generated when the steam is absorbed. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 that has absorbed the steam from the evaporator 31 is supplied into the regenerator 33 via the heat exchanger 35, and is heated in the regenerator 33 by the hot water W13 that has passed through the evaporator 31. It boils and releases the vapor absorbed in the absorber 32. Then, it is returned to the absorber 32 via the heat exchanger 35. The steam generated by boiling in the regenerator 33 is cooled by the cooling water C12 in the condenser 34 at the same pressure and returned to water, and this water is returned to the evaporator 31.

蒸発器31と吸収器32の間では、蒸発器31において熱水W13から奪った熱が吸収器32において熱水W14の加熱・沸騰に使用される。再生器33と凝縮器34の間では、再生器33において臭化リチウム水溶液の再生(臭化リチウム水溶液の臭化リチウム濃度の回復及び蒸発器31への水の製造)に使用した熱は、凝縮器34において冷却水C12に熱伝達され、冷却水C12によって冷却塔36に移送され、冷却塔36から大気中に放出される。 Between the evaporator 31 and the absorber 32, the heat taken from the hot water W13 in the evaporator 31 is used for heating and boiling the hot water W14 in the absorber 32. Between the regenerator 33 and the condenser 34, the heat used for the regeneration of the lithium bromide aqueous solution (recovery of the lithium bromide concentration of the lithium bromide aqueous solution and the production of water to the evaporator 31) in the regenerator 33 is condensed. Heat is transferred to the cooling water C12 in the vessel 34, transferred to the cooling tower 36 by the cooling water C12, and discharged from the cooling tower 36 into the atmosphere.

過熱器27を設置したことにより、高圧側の蒸気タービン13に供給される蒸気S11は過熱蒸気となり、この蒸気タービン13内の蒸気は過熱蒸気又は乾き度が上昇した湿り蒸気になる。また、再熱器28を設置したことにより、低圧側の蒸気タービン14に供給される蒸気S12は過熱蒸気となり、この蒸気タービン14内の蒸気は、過熱蒸気又は乾き度が上昇した湿り蒸気になる。 By installing the superheater 27, the steam S11 supplied to the steam turbine 13 on the high pressure side becomes superheated steam, and the steam in the steam turbine 13 becomes superheated steam or wet steam with increased dryness. Further, by installing the reheater 28, the steam S12 supplied to the low-pressure steam turbine 14 becomes superheated steam, and the steam in the steam turbine 14 becomes superheated steam or wet steam with increased dryness. ..

したがって、蒸気タービン13及び14内の蒸気中に水滴が無くなる又は少量になることから、エロージョンが抑制される効果が得られる。 Therefore, since water droplets disappear or become small in the steam in the steam turbines 13 and 14, the effect of suppressing erosion can be obtained.

しかし、過熱器27及び再熱器28を過度に大きくして蒸気タービンに供給される蒸気の過熱度を大きくすると、最高蒸気温度の制限から飽和蒸気温度が低下し、蒸気圧力が低くなって蒸気タービンの熱効率が低下し、発電量が減少する問題を生じる。 However, if the superheater 27 and the reheater 28 are made excessively large to increase the degree of superheat of the steam supplied to the steam turbine, the saturated steam temperature is lowered due to the limitation of the maximum steam temperature, and the steam pressure is lowered to steam. The thermal efficiency of the turbine is reduced, which causes a problem that the amount of power generated is reduced.

エロージョンの過度の抑制のために発電量が減少する問題は、エロージョンを無視できる条件において、蒸気タービン出口の蒸気の乾き度を90%程度まで低下することを許容することで解決される。 The problem that the amount of power generation is reduced due to excessive suppression of erosion is solved by allowing the dryness of steam at the outlet of the steam turbine to be reduced to about 90% under conditions where erosion can be ignored.

蒸気タービン13及び14の出口における蒸気の乾き度を90%まで低下することを許容すると、過熱器を無くして高圧側の蒸気タービンに供給される蒸気を飽和蒸気にすることが可能になり、これにより、気水分離器内の蒸気発生器及び過熱器が不要になって装置コストが低減し、エロージョンを無視することができるとともに発電量が増加する経済的な地熱発電システムを提供できる効果が得られる。 Allowing the dryness of steam at the outlets of steam turbines 13 and 14 to be reduced to 90% makes it possible to eliminate the superheater and make the steam supplied to the steam turbine on the high pressure side saturated steam. As a result, the steam generator and superheater in the steam separator are not required, the equipment cost is reduced, erosion can be ignored, and an economical geothermal power generation system that increases the amount of power generated can be provided. Be done.

図7は、本発明の実施例7を説明するエロージョンを抑制する地熱発電システムの概略図であり、概して、前記した本発明の実施例6の地熱発電システムから、再熱器を残し、蒸発器および過熱器を撤去した地熱発電システムになっている。 FIG. 7 is a schematic diagram of a geothermal power generation system that suppresses erosion to explain Example 7 of the present invention. Generally, from the above-mentioned geothermal power generation system of Example 6 of the present invention, a reheater is left and an evaporator is used. And it is a geothermal power generation system with the superheater removed.

地中から汲み上げた熱水W41から分岐した熱水W42は、導管52内を流れて気水分離器41に供給される。気水分離器41内と吸収式ヒートポンプの吸収器62の間の導管54内を熱水W44が循環し、この熱水W44は吸収器62において加熱されて沸騰し、蒸気と熱水になって気水分離器41に戻され、蒸気と熱水に分離される。分離された蒸気S41は、蒸気タービン43に供給され、蒸気タービン43を駆動し、自らは、中温中圧の蒸気になる。中温中圧となった蒸気は再熱器58に供給され、気水分離器41内の熱水又は蒸気によって加熱されて高温中圧の過熱蒸気S42になる。高温中圧となった過熱蒸気S42は、蒸気タービン44に供給され、蒸気タービン44を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S43になって復水器46に供給され、冷却水C41によって冷却されて凝縮し、冷却水C41に混合される。蒸気S43の凝縮水の混合によって、冷却水C41の水量は増加し、増分は、還元井X42から地中に戻される。 The hot water W42 branched from the hot water W41 pumped from the ground flows in the conduit 52 and is supplied to the steam separator 41. Hot water W44 circulates in the conduit 54 between the air-water separator 41 and the absorber 62 of the absorption type heat pump, and the hot water W44 is heated and boiled in the absorber 62 to become steam and hot water. It is returned to the air-water separator 41 and separated into steam and hot water. The separated steam S41 is supplied to the steam turbine 43, drives the steam turbine 43, and becomes steam at medium temperature and medium pressure. The steam at medium temperature and medium pressure is supplied to the reheater 58 and heated by the hot water or steam in the steam separator 41 to become superheated steam S42 at high temperature and medium pressure. The superheated steam S42 that has become high temperature and medium pressure is supplied to the steam turbine 44 to drive the steam turbine 44, and itself becomes low temperature and low pressure steam S43, is supplied to the condenser 46, and is cooled by the cooling water C41. Condensed and mixed with cooling water C41. By mixing the condensed water of the steam S43, the amount of the cooling water C41 is increased, and the increment is returned to the ground from the reduction well X42.

地中から汲み上げた熱水W41から分岐した熱水W43は、導管53内を流れて第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器61及び再生器63の順で導入され、保有熱を奪われた後に、還元井X41から地中に戻される。 The hot water W43 branched from the hot water W41 pumped from the ground flows through the conduit 53 and is introduced in the order of the evaporator 61 and the regenerator 63 of the second-class absorption heat pump, and after the retained heat is deprived, It is returned to the ground from the reduction well X41.

第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器61と吸収器62の間では、蒸発器61において熱水W43の奪った熱が吸収器62において熱水W44の加熱・沸騰に使用される。再生器63と凝縮器64の間では、再生器63において臭化リチウム水溶液の再生に使用した熱は、凝縮器64において冷却水C52に熱伝達され、冷却水C42によって冷却塔66に移送され、冷却塔66から大気中に放出される。 Between the evaporator 61 and the absorber 62 of the second-class absorption heat pump, the heat taken by the hot water W43 in the evaporator 61 is used for heating and boiling the hot water W44 in the absorber 62. Between the regenerator 63 and the condenser 64, the heat used for regenerating the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 63 is transferred to the cooling water C52 in the condenser 64 and transferred to the cooling tower 66 by the cooling water C42. It is released into the atmosphere from the cooling tower 66.

図8に、本発明の実施例6及び7に示すエロージョンを抑制する地熱発電システムの蒸気のエントロピ・エンタルピのモデル蒸気線図を示す。 FIG. 8 shows a model steam diagram of the entropy enthalpy of the steam of the geothermal power generation system that suppresses erosion shown in Examples 6 and 7 of the present invention.

図8に示される本発明の実施例6における高圧側の蒸気タービン13の入口蒸気と出口蒸気は点Aと点Bで示され、低圧側の蒸気タービン14の入口蒸気と出口蒸気は点Cと点Dで示され、実施例7における高圧側の蒸気タービン43の入口蒸気と出口蒸気は点A´と点B´で示され、低圧側の蒸気タービン44の入口蒸気と出口蒸気は点Cと点Dで示される。 The inlet steam and outlet steam of the steam turbine 13 on the high pressure side in Example 6 of the present invention shown in FIG. 8 are shown at points A and B, and the inlet steam and outlet steam of the steam turbine 14 on the low pressure side are designated as points C. The inlet steam and outlet steam of the steam turbine 43 on the high pressure side in Example 7 are indicated by points A'and B', and the inlet steam and outlet steam of the steam turbine 44 on the low pressure side are indicated by points C. Indicated by point D.

一方、エロージョン対策しない第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムにおいては、蒸気タービン出口の蒸気は、点P又は点P´で表され、乾き度が低下した湿り蒸気になる。このとき、乾き度が低下した湿り蒸気中には多くの水滴が生成し、蒸気タービン内に顕著なエロージョンを発生することが推定される。 On the other hand, in a geothermal power generation system having a type 2 absorption type heat pump that does not take measures against erosion, the steam at the outlet of the steam turbine is represented by a point P or a point P', and becomes a wet steam with a reduced dryness. At this time, it is presumed that many water droplets are generated in the wet steam whose dryness has decreased, and remarkable erosion is generated in the steam turbine.

表2に、エネルギー損失を無視した机上計算による、本発明の実施例6及び7に示す第二種吸収式ヒートポンプを有するエロージョンを抑制する地熱発電システムの蒸気仕様の一例を示す。150℃、0.48MPaの地中から汲み上げた熱水を使用する条件において、図6に示される本発明実施例6における高圧側の蒸気タービン13の出口蒸気の乾き度は97.0%、低圧側の蒸気タービン14の出口蒸気の乾き度は95.0%と、共に90%以上になり、高圧側及び低圧側の蒸気タービン13及び14の内部で蒸気中に水滴が生成するが、エロージョンの問題を発生しない条件に入る。 Table 2 shows an example of the steam specifications of the geothermal power generation system that suppresses erosion having the Type 2 absorption heat pump shown in Examples 6 and 7 of the present invention by desk calculation ignoring energy loss. Under the condition of using hot water pumped from the ground at 150 ° C. and 0.48 MPa, the dryness of the outlet steam of the steam turbine 13 on the high pressure side in Example 6 of the present invention shown in FIG. 6 is 97.0% and low pressure. The dryness of the outlet steam of the steam turbine 14 on the side is 95.0%, which is 90% or more, and water droplets are generated in the steam inside the steam turbines 13 and 14 on the high pressure side and the low pressure side. Enter the conditions that do not cause any problems.

このとき、蒸気1kg当たりの高圧側の蒸気タービン13の理論出力は138kJ/kg、低圧側の蒸気タービン14の理論出力は277kJ/kgとなり、合計理論出力は415kJ/kgとなる。 At this time, the theoretical output of the high-pressure steam turbine 13 per 1 kg of steam is 138 kJ / kg, the theoretical output of the low-pressure steam turbine 14 is 277 kJ / kg, and the total theoretical output is 415 kJ / kg.

図7に示される本発明の実施例2における高圧側の蒸気タービン43の出口蒸気の乾き度は92.0%、低圧側の蒸気タービン44の出口蒸気の乾き度は95.0%と、共に90%以上になり、高圧側及び低圧側の蒸気タービン43及び44の内部において蒸気中に水滴が生成するが、エロージョンの問題を発生しない条件に入る。 In Example 2 of the present invention shown in FIG. 7, the dryness of the outlet steam of the steam turbine 43 on the high pressure side is 92.0%, and the dryness of the outlet steam of the steam turbine 44 on the low pressure side is 95.0%. It becomes 90% or more, and water droplets are generated in the steam inside the steam turbines 43 and 44 on the high pressure side and the low pressure side, but the condition does not cause the problem of erosion.

このとき、蒸気1kg当たりの高圧側の蒸気タービン43の理論出力は218kJ/kg、低圧側の蒸気タービン44の理論出力は277kJ/kgとなり、合計理論出力は495kJ/kgとなる。この本発明実施例2の合計理論出力は、本発明の実施例1の合計理論出力より80kJ/kg大きい。 At this time, the theoretical output of the high-pressure steam turbine 43 per 1 kg of steam is 218 kJ / kg, the theoretical output of the low-pressure steam turbine 44 is 277 kJ / kg, and the total theoretical output is 495 kJ / kg. The total theoretical output of Example 2 of the present invention is 80 kJ / kg larger than the total theoretical output of Example 1 of the present invention.

要するに、図7に示される本発明の実施例7の再熱器のみ設置したエロージョンを抑制する地熱発電システムには、図6に示される蒸気発生器及び過熱器記および再熱器を設置した本発明の実施例6のエロージョンを抑制する地熱発電システムと比較して、高圧側の蒸気タービン出口の蒸気の乾き度は低下するのでエロージョンを発生しやすくなるが、タービン出口蒸気の乾き度が90%まで低下することを許容することにより、エロージョンを無視でき、蒸気タービンの出力を増加する効果が得られる。 In short, in the geothermal power generation system that suppresses erosion in which only the reheater of Example 7 of the present invention shown in FIG. 7 is installed, the steam generator, the superheater description, and the reheater shown in FIG. 6 are installed. Compared with the geothermal power generation system that suppresses erosion in Example 6 of the present invention, the dryness of the steam at the steam turbine outlet on the high pressure side is reduced, so that erosion is likely to occur, but the dryness of the steam at the turbine outlet is 90%. By allowing it to drop to, erosion can be ignored and the effect of increasing the output of the steam turbine can be obtained.

また、図7に示される本発明の実施例7の再熱器のみ設置したエロージョンを抑制する地熱発電システムには、蒸気発生器、過熱器が不要になるので、装置コストが低減する経済的効果が得られる。 Further, the geothermal power generation system that suppresses erosion in which only the reheater of the seventh embodiment of the present invention shown in FIG. 7 is installed does not require a steam generator and a superheater, which has an economic effect of reducing the equipment cost. Is obtained.

Figure 2021152355
Figure 2021152355

本実施例では、内部に蒸気発生器(26)及び過熱器(27)及び再熱器(28)を有する気水分離器(11)、前記蒸気発生器(26)から出た蒸気が供給される前記過熱器(27)、この過熱器(27)から出た蒸気が供給される蒸気タービン(13)、この蒸気タービン(13)を出た蒸気が供給される前記再熱器(28)、この再熱器(28)を出た蒸気が供給される蒸気タービン(14)、前記蒸気タービン(13及び14)と連動する発電機(15)、前記蒸気タービン(14)を出た蒸気が供給される復水器(16)、蒸発器(31)及び吸収器(32)及び再生器(33)及び凝縮器(34)及び熱交換器(35)及び冷却塔(36)を有する第二種吸収式ヒートポンプ、地中からくみ上げた前記熱水を前記蒸発器(31)に導く導管(23)、前記気水分離器(11)と前記吸収器(32)の間を循環する熱水が流れる導管(24)を備えていることを特徴とする。 In this embodiment, steam from the steam generator (26), the steam separator (27), the steam separator (11) having the reheater (28), and the steam generator (26) is supplied. The superheater (27), the steam turbine (13) to which the steam discharged from the superheater (27) is supplied, and the reheater (28) to which the steam discharged from the steam turbine (13) is supplied. The steam turbine (14) to which the steam discharged from the reheater (28) is supplied, the generator (15) interlocking with the steam turbines (13 and 14), and the steam discharged from the steam turbine (14) are supplied. A second type having a steamer (16), an evaporator (31), an absorber (32), a regenerator (33), a condenser (34), a heat exchanger (35), and a cooling tower (36). Absorption type heat pump, conduit (23) for guiding the hot water pumped from the ground to the evaporator (31), hot water circulating between the steam separator (11) and the absorber (32) flows. It is characterized by having a conduit (24).

また、本実施例では、内部に過熱器(58)を有する気水分離器(41)、この気水分離器(41)から出た蒸気が供給される蒸気タービン(43)、この蒸気タービン(43)を出た蒸気が供給される再熱器(58)、この再熱器(58)を出た蒸気が供給される蒸気タービン(44)、前記蒸気タービン(43及び44)と連動する発電機(45)、前記蒸気タービン(44)を出た蒸気が供給される復水器(46)、蒸発器(61)及び吸収器(62)及び再生器(63)及び凝縮器(64)及び熱交換器(65)及び冷却塔(66)を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記地中からくみ上げた熱水を前記蒸発器(61)に導く導管(53)、前記気水分離器(41)と前記吸収器(62)の間を循環する熱水が流れる導管(54)を備えていることを特徴とする。 Further, in this embodiment, a steam separator (41) having a superheater (58) inside, a steam turbine (43) to which steam emitted from the steam separator (41) is supplied, and this steam turbine ( A reheater (58) to which steam discharged from 43) is supplied, a steam turbine (44) to which steam discharged from this reheater (58) is supplied, and power generation linked with the steam turbines (43 and 44). Machine (45), water condenser (46), evaporator (61) and absorber (62) and regenerator (63) and condenser (64) to which steam discharged from the steam turbine (44) is supplied. A second-class absorption type heat pump having a heat exchanger (65) and a cooling tower (66), a conduit (53) for guiding hot water pumped from the ground to the evaporator (61), and a steam separator (41). ) And a conduit (54) through which hot water circulating between the absorber (62) flows.

本実施例により、エロージョンが無くなる又は無視できるようになると、蒸気タービンの動翼、静翼、軸、ケーシングの素材を耐エロージョン材(例えば、CrMoV鋼、NiCrMoV鋼)から安価な炭素鋼に変更することが可能になり、材料費が低減する効果が得られる。また、本実施例により、蒸気タービンの動翼、静翼、軸、ケーシングの劣化速度が遅くなり、装置寿命が長くなることから、保守経費が低減する効果が得られる。また、本実施例により、タービン内の蒸気の流れが安定化するので、不安定な蒸気の流れに起因する熱効率の低下がなくなる効果、振動及び騒音が抑制される効果が得られる。また、本実施例により、振動及び騒音が抑制されると、蒸気タービンの大容量化が可能になり、スケールメリットによる装置コストの削減効果が得られる。 When the erosion disappears or becomes negligible according to this embodiment, the material of the moving blade, the stationary blade, the shaft, and the casing of the steam turbine is changed from the erosion resistant material (for example, CrMoV steel, NiCrMoV steel) to an inexpensive carbon steel. This makes it possible to reduce material costs. Further, according to this embodiment, the deterioration rate of the moving blades, the stationary blades, the shaft, and the casing of the steam turbine is slowed down, and the life of the apparatus is extended, so that the effect of reducing the maintenance cost can be obtained. Further, according to this embodiment, since the steam flow in the turbine is stabilized, the effect of eliminating the decrease in thermal efficiency due to the unstable steam flow and the effect of suppressing vibration and noise can be obtained. Further, according to this embodiment, when vibration and noise are suppressed, the capacity of the steam turbine can be increased, and the effect of reducing the equipment cost due to economies of scale can be obtained.

地絡事故又は短絡事故等の電気事故が発生したとき、電気事故の拡大を防ぐため、関係する電気機器及び施設には、遅れることなく、発電送電を停止することが求められている。しかし、従来技術の地熱発電システムは、大量の保有熱等を有して運転されているため、発電運転中に緊急停電するとき、発電を停止しても、保有熱量が少なくまでの時間は放熱運転(以後、停電モード運転と記す)を続ける操作が行われる。第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムにおいては、発電装置本体及び第二種吸収式ヒートポンプの保有熱に吸収液の希釈熱が加わるため、緊急停電したとき、従来技術の地熱発電システムよりも、大きな圧力上昇が生じる問題を有している。しかし、先行技術文献に開示された第二種吸収式ヒートポンプ有する地熱発電システムには、緊急に発電を停止したときの圧力上昇の問題を解決する安全に保有熱及び希釈熱を排出する運転方法が明示されていない。 In the event of an electrical accident such as a ground fault or short circuit accident, related electrical equipment and facilities are required to stop power generation and transmission without delay in order to prevent the spread of the electrical accident. However, since the geothermal power generation system of the prior art is operated with a large amount of retained heat, even if the power generation is stopped when an emergency power failure occurs during the power generation operation, the heat is dissipated until the retained heat is small. An operation to continue the operation (hereinafter referred to as a power failure mode operation) is performed. In a geothermal power generation system having a type 2 absorption type heat pump, the heat of dilution of the absorbing liquid is added to the heat possessed by the power generation device and the type 2 absorption type heat pump. , Has the problem of large pressure rise. However, the geothermal power generation system with a second-class absorption heat pump disclosed in the prior art literature has an operating method that safely discharges retained heat and dilution heat to solve the problem of pressure rise when power generation is stopped urgently. Not specified.

課題は、電気事故のため緊急に発電を停止するとき、地熱発電システム内の保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱を排出し、安全な停電モード運転を可能にする第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムを提供することにある。 The challenge is to create a second-class absorption heat pump that discharges the heat held in the geothermal power generation system and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution to enable safe power failure mode operation when power generation is stopped urgently due to an electrical accident. The purpose is to provide a geothermal power generation system to have.

地熱発電システム内の保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱をシステム外に排出し、安全な停電モードの運転を可能にする第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムを提供する課題は、停電モードの運転をするとき、遅れることなく、地熱発電システム内の保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱をシステム外へ排出することが可能な排熱ルートを追設することにより解決される。また、地熱発電システム内の保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱をシステム外へ排出する排熱ルートとは、地熱発電システムの気水分離器と第二種吸収式ヒートポンプの吸収器の間を循環する熱水を使用し、次いで、第二種吸収式ヒートポンプ内の冷却塔の冷却水を使用し、冷却塔から大気中に放熱する熱移送ルートである。この排熱ルートは、発電モード運転中は使用せず、停電モード運転において使用する。 The challenge of providing a geothermal power generation system with a second-class absorption heat pump that discharges the heat held in the geothermal power generation system and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution to the outside of the system and enables safe operation in a power failure mode is a power failure. When operating the mode, it is solved by adding an exhaust heat route that can exhaust the retained heat in the geothermal power generation system and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution to the outside of the system without delay. In addition, the exhaust heat route that discharges the heat held in the geothermal power generation system and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution to the outside of the system is between the air-water separator of the geothermal power generation system and the absorber of the second-class absorption heat pump. It is a heat transfer route that uses circulating hot water and then uses the cooling water of the cooling tower in the Type 2 absorption heat pump to dissipate heat from the cooling tower to the atmosphere. This exhaust heat route is not used during power generation mode operation, but is used during power failure mode operation.

発電を停止するときは、遅れることなく、停電モード運に転切換え、地熱発電システム内の保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱のシステム外への放熱が可能になることから、圧力上昇による装置破損がなくなる効果が得られる。なお、第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムには、従来技術のフラッシュ式地熱発電と比較して、発電効率が高い特徴があり、少ない地中から汲み上げる熱水量で発電が可能になることから、本発明により、安全でコンパクト、大出力となる経済的な地熱発電システムを提供できる効果が得られる。 When stopping power generation, it is possible to switch to power failure mode without delay and dissipate the heat held in the geothermal power generation system and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution to the outside of the system. The effect of eliminating damage can be obtained. The geothermal power generation system with a second-class absorption type heat pump has a feature of higher power generation efficiency than the conventional flash type geothermal power generation, and it is possible to generate power with a small amount of hot water pumped from the ground. Therefore, the present invention has the effect of providing a safe, compact, and economical geothermal power generation system with high output.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図9に示す本発明の実施例8を説明する閉ランキンサイクルの安全に緊急停止する第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムは、概して、地熱発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプを組み合わせた構成をしている。地熱発電装置本体は、気水分離器11、蒸気タービン12、発電機13、復水器14、冷却塔15、給水ポンプ16、他から構成され、気水分離器11内にはボイラ水が入っている。第二種吸収式ヒートポンプは、蒸発器31、吸収器32、再生器33、凝縮器34、熱交換器35、冷却塔36、他から構成されている。この地熱発電装置本体の気水分離器11と第二種吸収式ヒートポンプの吸収器32は、熱水W14が循環する導管24で結ばれている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. A geothermal power generation system having a second-class absorption heat pump for safe emergency stop of a closed Rankine cycle, which describes Example 8 of the present invention shown in FIG. 9, generally combines a geothermal power generation device main body and a second-class absorption heat pump. It has a similar configuration. The main body of the geothermal power generation device is composed of a gas-water separator 11, a steam turbine 12, a generator 13, a condenser 14, a cooling tower 15, a water supply pump 16, and the like, and boiler water enters the gas-water separator 11. ing. The second-class absorption heat pump is composed of an evaporator 31, an absorber 32, a regenerator 33, a condenser 34, a heat exchanger 35, a cooling tower 36, and the like. The air-water separator 11 of the main body of the geothermal power generation device and the absorber 32 of the second-class absorption heat pump are connected by a conduit 24 through which hot water W14 circulates.

そして、熱交換器41を設置し、この熱交換器41において、この気水分離器11と吸収器32の間を循環する熱水W14と凝縮器34と冷却塔36の間を循環する冷却水C12を熱交換させる。この熱交換器41への熱水W14は導管24から分岐した導管27内を流れて導入され、冷却水C12は導管26から分岐した導管28内を流れて導入される。熱水W14が流れる導管24と導管27の接続部では、流路切り換え用の弁43、44、45が設置され、冷却水C12が流れる導管26と導管28の接続部では、流路切り換え用の弁47、48、49が設置されている。 Then, a heat exchanger 41 is installed, and in the heat exchanger 41, the hot water W14 circulating between the air-water separator 11 and the absorber 32 and the cooling water circulating between the condenser 34 and the cooling tower 36 are installed. Heat exchange C12. The hot water W14 to the heat exchanger 41 flows through the conduit 27 branched from the conduit 24 and is introduced, and the cooling water C12 flows through the conduit 28 branched from the conduit 26 and is introduced. Valves 43, 44, and 45 for switching the flow path are installed at the connection between the conduit 24 and the conduit 27 through which the hot water W14 flows, and at the connection between the conduit 26 and the conduit 28 through which the cooling water C12 flows, for switching the flow path. Valves 47, 48 and 49 are installed.

熱水W14が気水分離器11と吸収器32と熱交換器41の間を循環する流路は、気水分離器11と吸収器32の間を循環する流路のバイパスになる。冷却水C12が凝縮器34と熱交換器41と冷却塔36の間の循環する流路は、気水分離器11と吸収器32の間を循環する流路のバイパスになる。これらバイパス流路は、停電モード運転中に限って熱水W14又は冷却水C12が流れる。 The flow path through which the hot water W14 circulates between the steam separator 11, the absorber 32, and the heat exchanger 41 is a bypass of the flow path that circulates between the steam separator 11 and the absorber 32. The flow path through which the cooling water C12 circulates between the condenser 34, the heat exchanger 41, and the cooling tower 36 serves as a bypass for the flow path that circulates between the air-water separator 11 and the absorber 32. Hot water W14 or cooling water C12 flows through these bypass flow paths only during power failure mode operation.

吸収式ヒートポンプに用いる熱媒体と吸収液の組み合わせには、室温から約200℃の温度域において作動することを考慮して、熱媒体には水、吸収液には臭化リチウムを主成分に防錆剤を添加した水溶液(以後、臭化リチウム水溶液と記す)の組み合わせを使用する。水と臭化リチウム水溶液の組み合わせ以外に、水と硫酸水溶液、アンモニアとアンモニア水溶液の組み合わせがある。本実施例では、水と臭化リチウム水溶液の組み合わせについて記述する。吸収式ヒートポンプにおける運転中の臭化リチウム水溶液中の臭化リチウムの濃度は、58〜66%である。 Considering that the combination of heat medium and absorption liquid used in the absorption heat pump operates in the temperature range from room temperature to about 200 ° C, water is used as the heat medium and lithium bromide is used as the main component of the absorption liquid. A combination of an aqueous solution to which a rust agent is added (hereinafter referred to as a lithium bromide aqueous solution) is used. In addition to the combination of water and lithium bromide aqueous solution, there is a combination of water and sulfuric acid aqueous solution, and ammonia and ammonia aqueous solution. In this embodiment, a combination of water and an aqueous solution of lithium bromide will be described. The concentration of lithium bromide in the aqueous solution of lithium bromide during operation of the absorption heat pump is 58 to 66%.

発電モード運転において、地熱発電装置本体では、気水分離器11内の熱水はこの気水分離器11と第二種吸収式ヒートポンプの吸収器32の間の導管24内を循環し、この熱水W14は、吸収器32において加熱されて沸騰し、戻された気水分離器11内において熱水と蒸気に分離される。分離した蒸気S11は蒸気タービン12に供給される。蒸気タービン12に供給された蒸気S11は、蒸気タービン12を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S12になって復水器14に供給され、冷却水C11によって冷却されて凝縮する。凝縮して生成した水S13は給水ポンプ16によって気水分離器11内に戻される。蒸気S12が凝縮したとき発生する熱は、冷却水C11によって冷却塔15に運ばれ、冷却塔15から大気中に排出される。 In the power generation mode operation, in the geothermal power generation device main body, the hot water in the steam separator 11 circulates in the conduit 24 between the steam separator 11 and the absorber 32 of the second-class absorption heat pump, and this heat. The water W14 is heated in the absorber 32 to boil, and is separated into hot water and steam in the returned air-water separator 11. The separated steam S11 is supplied to the steam turbine 12. The steam S11 supplied to the steam turbine 12 drives the steam turbine 12, and itself becomes low-temperature low-pressure steam S12, is supplied to the condenser 14, and is cooled and condensed by the cooling water C11. The condensed water S13 is returned to the brackish water separator 11 by the water supply pump 16. The heat generated when the steam S12 is condensed is carried to the cooling tower 15 by the cooling water C11 and discharged from the cooling tower 15 to the atmosphere.

地中から汲み上げられた熱水W11は、導管21内を流れて第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器31に導入され、蒸発器31内の水を加熱した後に、再生器33に導入され、再生器33内の臭化リチウム水溶液を加熱した後、還元井X11から地中に戻される。 The hot water W11 pumped from the ground flows through the conduit 21 and is introduced into the evaporator 31 of the second-class absorption heat pump. After heating the water in the evaporator 31, it is introduced into the regenerator 33 and regenerated. After heating the lithium bromide aqueous solution in the vessel 33, it is returned to the ground from the reduction well X11.

蒸発器31内の水は、地中から汲み上げられた熱水W11によって加熱されて蒸気になり、この蒸気は、同圧の吸収器32内の臭化リチウム水溶液に吸収される。このとき、吸収器32内では、臭化リチウム水溶液が蒸気を吸収するとき吸収熱を発生し、この吸収熱によって気水分離器11からの熱水W14が加熱される。蒸気を吸収した吸収器32内の臭化リチウム水溶液は、熱交換器35を経て再生器33内に供給され、再生器33内において蒸発器31を経た熱水からの加熱によって沸騰し、吸収器32内で吸収した蒸気を放出する。そして、熱交換器35を経て、吸収器32に戻される。再生器33内において沸騰する臭化リチウム水溶液から発生した蒸気は、同圧の凝縮器34内において冷却水C12によって冷却されて水に戻り、この水は蒸発器31に戻される。凝縮器34において、再生器33からの蒸気が凝縮するときに発生する凝縮熱は、冷却水C12によって冷却塔36に運ばれ、冷却塔36から大気中に排出される。 The water in the evaporator 31 is heated by the hot water W11 pumped from the ground to become steam, and this steam is absorbed by the lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 at the same pressure. At this time, in the absorber 32, when the lithium bromide aqueous solution absorbs steam, absorption heat is generated, and the hot water W14 from the gas-water separator 11 is heated by the absorbed heat. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 that has absorbed the steam is supplied into the regenerator 33 via the heat exchanger 35, and is boiled in the regenerator 33 by heating from the hot water that has passed through the evaporator 31. The vapor absorbed in 32 is released. Then, it is returned to the absorber 32 via the heat exchanger 35. The steam generated from the lithium bromide aqueous solution boiling in the regenerator 33 is cooled by the cooling water C12 in the condenser 34 at the same pressure and returned to water, and this water is returned to the evaporator 31. In the condenser 34, the heat of condensation generated when the steam from the regenerator 33 is condensed is carried to the cooling tower 36 by the cooling water C12 and discharged from the cooling tower 36 to the atmosphere.

発電モードの運転では、蒸発器31と吸収器32の底部を繋ぐ導管路上の弁37は閉じられ、凝縮器34と再生器33の底部を繋ぐ導管路上の弁38は閉じられており、蒸発器31及び凝縮器34の内部には水が、吸収器32及び再生器33の内部には臭化リチウム水溶液が溜まった状態にある。 In the operation in the power generation mode, the valve 37 on the conduit line connecting the bottom of the evaporator 31 and the absorber 32 is closed, and the valve 38 on the conduit line connecting the bottom of the condenser 34 and the regenerator 33 is closed. Water is accumulated inside the 31 and the condenser 34, and the lithium bromide aqueous solution is accumulated inside the absorber 32 and the regenerator 33.

また、この発電モードの運転において、流路切り替え用の弁43と47は開き、流路切り換え用の弁44と45と48と49は閉じられており、熱水W14は、熱交換器41へ流れることなく、気水分離器11と吸収器32の間を循環し、冷却水C12は、熱交換器41へ流れることなく、凝縮器34と冷却塔26の間を循環する。 Further, in the operation of this power generation mode, the flow path switching valves 43 and 47 are open, the flow path switching valves 44, 45, 48 and 49 are closed, and the hot water W14 is transferred to the heat exchanger 41. It circulates between the air-water separator 11 and the absorber 32 without flowing, and the cooling water C12 circulates between the condenser 34 and the cooling tower 26 without flowing to the heat exchanger 41.

電気事故の発生のために発電を緊急停止するときは、地中からの熱水W11の汲み上げを中止するとともに、遅れることなく、発電モードの運転から停電モードの運転に切り替える。 When the power generation is urgently stopped due to the occurrence of an electric accident, the pumping of the hot water W11 from the ground is stopped, and the operation in the power generation mode is switched to the operation in the power failure mode without delay.

この停電モードの運転において、蒸発器31と吸収器32の底部を繋ぐ管路上の弁37を開き、蒸発器31内の水を吸収器32内に流入させて吸収器32内部の臭化リチウム水溶液を希釈する。また、再生器33と凝縮器34の底部を繋ぐ管路上の弁38を開き、凝縮器34内の水を再生器33内に流入させて再生器33内部の臭化リチウム水溶液を希釈する。臭化リチウム水溶液は55%以下に希釈されると、室温においても、臭化リチウムが晶析しなくなる。このとき、臭化リチウムの希釈熱が発生するので、温度上昇による圧力増加からの破損を抑止するために、この希釈熱を、遅れることなく、システム外に排出する。 In the operation in this power failure mode, the valve 37 on the conduit connecting the bottom of the evaporator 31 and the absorber 32 is opened, and the water in the evaporator 31 is allowed to flow into the absorber 32 to cause the aqueous lithium bromide solution inside the absorber 32. To dilute. Further, the valve 38 on the conduit connecting the regenerator 33 and the bottom of the condenser 34 is opened, and the water in the condenser 34 is allowed to flow into the regenerator 33 to dilute the lithium bromide aqueous solution inside the regenerator 33. When the lithium bromide aqueous solution is diluted to 55% or less, lithium bromide does not crystallize even at room temperature. At this time, heat of dilution of lithium bromide is generated, and this heat of dilution is discharged to the outside of the system without delay in order to prevent damage due to an increase in pressure due to a temperature rise.

この停電モードの運転において、流路切り替え用の弁43と47は閉じ、流路切り換え用の弁44と45と48と49は開く。これにより、熱水W14は気水分離器11と吸収器32と熱交換器41の間を循環し、冷却水C12は凝縮器34と熱交換器41と冷却塔26の間を循環し、熱交換器41において、熱水W14と冷却水C12の熱交換が行われ、気水分離器11内部の保有熱等は、熱水W14によって熱交換器41まで運ばれ、熱交換器41において冷却水C12に伝えられ、冷却水C12によって冷却塔26まで運ばれ、冷却塔26から大気中に排出される。 In this power failure mode operation, the flow path switching valves 43 and 47 are closed, and the flow path switching valves 44, 45, 48 and 49 are opened. As a result, the hot water W14 circulates between the air-water separator 11, the absorber 32, and the heat exchanger 41, and the cooling water C12 circulates between the condenser 34, the heat exchanger 41, and the cooling tower 26, and heat is generated. In the exchanger 41, heat is exchanged between the hot water W14 and the cooling water C12, and the heat held inside the air-water separator 11 is carried to the heat exchanger 41 by the hot water W14, and the cooling water in the heat exchanger 41. It is transmitted to C12, carried to the cooling tower 26 by the cooling water C12, and discharged from the cooling tower 26 into the atmosphere.

この停電モード運転において、第二種吸収式ヒートポンプ内の臭化リチウム水溶液の流れは、発電モード運転と変わらない運転を続け、これにより、再生器33において発生する臭化リチウムの希釈熱は、再生器33と熱交換器35と吸収器32を循環する臭化リチウム水溶液によって吸収器32に運ばれる。吸収器32内の臭化リチウムの希釈熱及び吸収器32に運ばれた再生器33内の臭化リチウムの希釈熱は、熱水W14に伝えられ、熱水W14によって熱交換器41まで運ばれ、熱交換器41において冷却水C12に伝えられ、冷却水C12によって冷却塔26まで運ばれ、冷却塔26から大気中に排出される。 In this power failure mode operation, the flow of the lithium bromide aqueous solution in the Type 2 absorption heat pump continues the same operation as the power generation mode operation, whereby the heat of dilution of lithium bromide generated in the regenerator 33 is regenerated. It is carried to the absorber 32 by the lithium bromide aqueous solution that circulates in the vessel 33, the heat exchanger 35, and the absorber 32. The heat of dilution of lithium bromide in the absorber 32 and the heat of dilution of lithium bromide in the regenerator 33 carried to the absorber 32 are transferred to the hot water W14 and carried to the heat exchanger 41 by the hot water W14. , It is transmitted to the cooling water C12 in the heat exchanger 41, carried to the cooling tower 26 by the cooling water C12, and discharged from the cooling tower 26 into the atmosphere.

要するに、本発明により、電気事故のために発電を緊急停止したとき、遅れることなく、装置の保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱を外部に排出することが可能になることから、温度上昇による圧力増加からの破損を抑制する効果が得られる。 In short, according to the present invention, when the power generation is urgently stopped due to an electric accident, the heat possessed by the apparatus and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution can be discharged to the outside without delay. The effect of suppressing damage due to increased pressure can be obtained.

図9に示す本発明の実施例1は、純度の高いボイラ水から発生した蒸気で発電する閉ランキンサイクルの地熱発電システムであるが、硫化水素等の腐食性ガスを含む地下から汲み上げた熱水から発生した蒸気で発電する開ランキンサイクルの地熱発電システムにも応用することが可能である。 Example 1 of the present invention shown in FIG. 9 is a closed Rankine cycle geothermal power generation system that generates electricity with steam generated from high-purity boiler water, but hot water pumped from underground containing a corrosive gas such as hydrogen sulfide. It can also be applied to an open Rankine cycle geothermal power generation system that generates electricity from steam generated from.

図10に示す本発明の実施例9を説明する開ランキンサイクルを採用した安全に緊急停止する第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムは、概して、地熱発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプを組み合わせた構成をしており、地熱発電装置本体は、気水分離器51、蒸気タービン52、発電機53、復水器54、冷却塔55、他から構成され、第二種吸収式ヒートポンプは、蒸発器71、吸収器72、再生器73、凝縮器74、熱交換器75、冷却塔76、他から構成され、この地熱発電装置本体と第二種吸収式ヒートポンプは、熱水W54が循環する導管64で結ばれている。 A geothermal power generation system having a second-class absorption heat pump that employs an open Rankine cycle to explain Example 9 of the present invention shown in FIG. 10 and has a second-class absorption heat pump is generally a geothermal power generation device main body and a second-class absorption heat pump. The main body of the geothermal power generation device is composed of a gas-water separator 51, a steam turbine 52, a generator 53, a water recovery device 54, a cooling tower 55, and others. , Evaporator 71, absorber 72, regenerator 73, condenser 74, heat exchanger 75, cooling tower 76, etc. In this geothermal power generation device main body and type 2 absorption heat pump, hot water W54 circulates. It is connected by a conduit 64.

そして、熱交換器81を設置し、この熱交換器81において、気水分離器51と吸収器72の間を循環する熱水W54と凝縮器74と冷却塔76の間を循環する冷却水C52を熱交換させている。この熱交換器81への熱水W54は導管64から分岐した導管67内を流れて導入され、冷却水C52は導管66から分岐した導管68内を流れて導入される。熱水W54が流れる導管64と導管67の接続部では、流路切り換え用の弁83、84、85が設置され、冷却水C52が流れる導管66と導管68の接続部では、流路切り換え用の弁87、88、89が設置されている。 Then, a heat exchanger 81 is installed, and in this heat exchanger 81, the hot water W54 circulating between the air-water separator 51 and the absorber 72 and the cooling water C52 circulating between the condenser 74 and the cooling tower 76 are installed. Is exchanging heat. The hot water W54 to the heat exchanger 81 flows through the conduit 67 branched from the conduit 64 and is introduced, and the cooling water C52 flows through the conduit 68 branched from the conduit 66 and is introduced. Valves 83, 84, and 85 for switching the flow path are installed at the connection between the conduit 64 and the conduit 67 through which the hot water W54 flows, and at the connection between the conduit 66 and the conduit 68 through which the cooling water C52 flows, for switching the flow path. Valves 87, 88 and 89 are installed.

熱水W54が流れる気水分離器51と吸収器72と熱交換器81の間を循環する流路は、気水分離器51と吸収器72の間を循環する流路のバイパス流路になり、冷却水C52が流れる凝縮器74と熱交換器71と冷却塔76の間を循環する流路は、気水分離器51と吸収器72の間を循環する流路のバイパス流路になる。これらバイパス路は、停電モード運転中に限って熱水W54又は冷却水C52が流れる。 The flow path that circulates between the air-water separator 51, the absorber 72, and the heat exchanger 81 through which the hot water W54 flows becomes a bypass flow path of the flow path that circulates between the air-water separator 51 and the absorber 72. The flow path that circulates between the condenser 74, the heat exchanger 71, and the cooling tower 76 through which the cooling water C52 flows becomes a bypass flow path of the flow path that circulates between the air-water separator 51 and the absorber 72. Hot water W54 or cooling water C52 flows through these bypass paths only during power failure mode operation.

発電モードの運転において、地中から汲み上げられた熱水W51から分岐した熱水W52は気水分離器51に供給される。この気水分離器51内の熱水は、この気水分離器51と第二種吸収式ヒートポンプの吸収器72の間の導管62内を循環し、吸収器72において加熱されて沸騰した熱水W54となり、気水分離器51内に戻され熱水と蒸気に分離される。分離した蒸気S51は蒸気タービン52に供給される。蒸気タービン52に供給された蒸気S51は、蒸気タービン52を駆動し、自らは、低温低圧の蒸気S52になって復水器54に供給され、冷却水C51によって冷却されて凝縮し、冷却水C51に混合する。蒸気S52の凝縮水が混入して冷却水C51は増量し、増量分は還元井X52から地中に戻される。 In the operation in the power generation mode, the hot water W52 branched from the hot water W51 pumped from the ground is supplied to the air-water separator 51. The hot water in the air-water separator 51 circulates in the conduit 62 between the air-water separator 51 and the absorber 72 of the second-class absorption heat pump, and is heated and boiled in the absorber 72. It becomes W54, is returned to the air-water separator 51, and is separated into hot water and steam. The separated steam S51 is supplied to the steam turbine 52. The steam S51 supplied to the steam turbine 52 drives the steam turbine 52, and itself becomes low-temperature low-pressure steam S52 and is supplied to the condenser 54, cooled by the cooling water C51 and condensed, and cooled water C51. Mix in. The condensed water of the steam S52 is mixed and the amount of the cooling water C51 is increased, and the increased amount is returned to the ground from the reduction well X52.

地中から汲み上げられた熱水W51から分岐した熱水W53は、導管63内を流れて第二種吸収式ヒートポンプの蒸発器71に導入され、蒸発器71内の水を加熱した後に、再生器73に導入され、再生器73内の臭化リチウム水溶液を加熱した後、還元井X51から地中に戻される。 The hot water W53 branched from the hot water W51 pumped from the ground flows through the conduit 63 and is introduced into the evaporator 71 of the second-class absorption heat pump. After heating the water in the evaporator 71, the regenerator It is introduced into 73, and after heating the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 73, it is returned to the ground from the reduction well X51.

蒸発器71内の水は、地中から汲み上げられた熱水W53によって加熱されて蒸気になり、この蒸気は、同圧の吸収器72内の臭化リチウム水溶液に吸収される。このとき、吸収器72内では、臭化リチウム水溶液が蒸気を吸収したとき吸収熱を発生し、この吸収熱によって気水分離器51からの熱水W54が加熱される。蒸気を吸収した吸収器72内の臭化リチウム水溶液は、熱交換器75を経て再生器73内に供給され、再生器73内において蒸発器71を経た熱水からの加熱によって沸騰し、吸収器72内で吸収した蒸気を放出する。そして、熱交換器75を経て、吸収器72に戻される。再生器73内において沸騰する臭化リチウム水溶液から発生した蒸気は、同圧の凝縮器74内において冷却水C52によって冷却されて水に戻り、この水は蒸発器71に戻される。凝縮器74において、再生器73からの蒸気が凝縮するときに発生する凝縮熱は、冷却水C52によって冷却塔76に運ばれ、冷却塔76から大気中に排出される。 The water in the evaporator 71 is heated by the hot water W53 pumped from the ground to become steam, and this steam is absorbed by the lithium bromide aqueous solution in the absorber 72 at the same pressure. At this time, in the absorber 72, when the lithium bromide aqueous solution absorbs steam, heat of absorption is generated, and the heat of absorption heats the hot water W54 from the gas-water separator 51. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 72 that has absorbed the steam is supplied into the regenerator 73 via the heat exchanger 75, and is boiled in the regenerator 73 by heating from the hot water that has passed through the evaporator 71, and is boiled in the absorber 73. The vapor absorbed in 72 is released. Then, it is returned to the absorber 72 via the heat exchanger 75. The steam generated from the lithium bromide aqueous solution boiling in the regenerator 73 is cooled by the cooling water C52 in the condenser 74 at the same pressure and returned to water, and this water is returned to the evaporator 71. In the condenser 74, the heat of condensation generated when the steam from the regenerator 73 is condensed is carried to the cooling tower 76 by the cooling water C52 and discharged from the cooling tower 76 to the atmosphere.

発電モードの運転では、蒸発器71と吸収器72の底部を繋ぐ導管路上の弁77は閉じられ、凝縮器74と再生器73の底部を繋ぐ導管路上の弁78は閉じられており、蒸発器71及び凝縮器74の内部には水が、吸収器72及び再生器73の内部には臭化リチウム水溶液が溜まった状態にある。 In power generation mode operation, the valve 77 on the conduit connecting the bottom of the evaporator 71 and the absorber 72 is closed, the valve 78 on the conduit connecting the condenser 74 and the bottom of the regenerator 73 is closed, and the evaporator. Water is accumulated inside the 71 and the condenser 74, and the lithium bromide aqueous solution is accumulated inside the absorber 72 and the regenerator 73.

また、この発電モードの運転において、流路切り替え用の弁83と87は開き、流路切り換え用の弁84と85と88と89は閉じられるので、熱水W54は、熱交換器81へ流れることなく、気水分離器51と吸収器72の間を循環して、冷却水C52は、熱交換器81へ流れることなく、凝縮器74と冷却塔56の間を循環する。 Further, in the operation of this power generation mode, the flow path switching valves 83 and 87 are opened, and the flow path switching valves 84, 85, 88 and 89 are closed, so that the hot water W54 flows to the heat exchanger 81. Without flowing between the air-water separator 51 and the absorber 72, the cooling water C52 circulates between the condenser 74 and the cooling tower 56 without flowing to the heat exchanger 81.

電気事故の発生のために発電を緊急停止するときは、地中からの熱水W51の汲み上げを中止するとともに、遅れることなく、発電モードの運転から停電モードの運転に切り替わる。 When the power generation is urgently stopped due to the occurrence of an electric accident, the pumping of the hot water W51 from the ground is stopped, and the power generation mode operation is switched to the power failure mode operation without delay.

この停電モードの運転において、蒸発器71と吸収器72の底部を繋ぐ管路上の弁77及び再生器73と凝縮器74の底部を結ぶ管路上の弁78は開き、蒸発器71内の水を吸収器72に流入させて吸収器72内の臭化リチウム水溶液を希釈し、凝縮器74内の水を再生器73に流入させて再生器73内の臭化リチウム水溶液を希釈する。臭化リチウム水溶液は55%以下に希釈されると、室温においても、臭化リチウムが晶析しなくなる。このとき、この吸収器72及び再生器73において臭化リチウムの希釈熱が発生するので、この希釈熱を、遅れることなく、システム外に排出することが必要になる In this power failure mode operation, the valve 77 on the conduit connecting the bottom of the evaporator 71 and the absorber 72 and the valve 78 on the conduit connecting the regenerator 73 and the bottom of the condenser 74 open to drain the water in the evaporator 71. The lithium bromide aqueous solution in the absorber 72 is diluted by flowing into the absorber 72, and the water in the condenser 74 is allowed to flow into the regenerator 73 to dilute the lithium bromide aqueous solution in the regenerator 73. When the lithium bromide aqueous solution is diluted to 55% or less, lithium bromide does not crystallize even at room temperature. At this time, since the heat of dilution of lithium bromide is generated in the absorber 72 and the regenerator 73, it is necessary to discharge the heat of dilution to the outside of the system without delay.

停電モードの運転では、流路を切り替え用の弁83と87は閉じ、流路切り換え用の弁84と85と88と89は開く。これにより、熱水W54は気水分離器51と吸収器72と熱交換器81の間を循環し、冷却水C52は凝縮器74と熱交換器81と冷却塔76の間を循環し、熱交換器81において、熱水W54と冷却水C52の熱交換が行われ、気水分離器51内部の保有熱等は、熱水W54によって熱交換器81まで運ばれ、熱交換器81において冷却水C52に伝えられ、冷却水C52によって冷却塔76まで運ばれ、冷却塔76から大気中に排出される。 In the operation in the power failure mode, the valves 83 and 87 for switching the flow path are closed, and the valves 84, 85, 88 and 89 for switching the flow path are opened. As a result, the hot water W54 circulates between the air-water separator 51, the absorber 72, and the heat exchanger 81, and the cooling water C52 circulates between the condenser 74, the heat exchanger 81, and the cooling tower 76, and heat is generated. In the exchanger 81, heat is exchanged between the hot water W54 and the cooling water C52, and the heat held inside the air-water separator 51 is carried to the heat exchanger 81 by the hot water W54, and the cooling water in the heat exchanger 81. It is transmitted to C52, carried to the cooling tower 76 by the cooling water C52, and discharged from the cooling tower 76 into the atmosphere.

この停電モード運転において、第二種吸収式ヒートポンプ内の臭化リチウム水溶液の流れは、発電モード運転と変わらない運転を続け、これにより、再生器73において発生する臭化リチウムの希釈熱は、再生器73と熱交換器75と吸収器72を循環する臭化リチウム水溶液によって吸収器72に運ばれる。吸収器72の臭化リチウムの希釈熱及び吸収器72に運ばれた再生器73内の臭化リチウムの希釈熱は、熱水W54に伝えられ、熱水W54によって熱交換器81まで運ばれ、熱交換器81において冷却水C52に伝えられ、冷却水C52によって冷却塔76まで運ばれ、冷却塔76から大気中に排出される。 In this power failure mode operation, the flow of the lithium bromide aqueous solution in the Type 2 absorption heat pump continues the same operation as in the power generation mode operation, whereby the heat of dilution of lithium bromide generated in the regenerator 73 is regenerated. It is carried to the absorber 72 by the lithium bromide aqueous solution that circulates in the vessel 73, the heat exchanger 75, and the absorber 72. The heat of dilution of lithium bromide in the absorber 72 and the heat of dilution of lithium bromide in the regenerator 73 carried to the absorber 72 are transferred to the hot water W54 and carried to the heat exchanger 81 by the hot water W54. It is transmitted to the cooling water C52 in the heat exchanger 81, carried to the cooling tower 76 by the cooling water C52, and discharged from the cooling tower 76 into the atmosphere.

本実施例により、電気事故のために発電を緊急停止したとき、遅れることなく、装置の保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱を外部に排出することが可能になることから、第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システム内の圧力上昇による破損がなくなる効果が得られる According to this embodiment, when the power generation is urgently stopped due to an electric accident, the heat possessed by the device and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution can be discharged to the outside without delay. The effect of eliminating damage due to pressure rise in a geothermal power generation system with a type heat pump can be obtained.

図11に、電気事故のために発電を緊急停止したとき、本発明を実施する前と、実施した後の第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムの気水分離器11又は51における圧力変化のモデル図を示す。 FIG. 11 shows the pressure change in the air-water separator 11 or 51 of a geothermal power generation system having a second-class absorption heat pump before and after the implementation of the present invention when power generation is urgently stopped due to an electric accident. The model diagram of is shown.

本実施例を実施する前の気水分離器11又は51内では、電気事故のために発電を緊急停止して停止モード運転に切り替わったとき、気水分離器11又は51から蒸気タービン12又は52へ供給されていた蒸気の移動先が無くなること並びに吸収器32又は72及び再生器33又は73における臭化リチウムの希釈熱が発生することにより、温度が上昇して圧力が上昇する。 In the steam separator 11 or 51 before carrying out this embodiment, when the power generation is urgently stopped due to an electric accident and the operation is switched to the stop mode operation, the steam turbine 12 or 52 is changed from the chiller 11 or 51. The temperature rises and the pressure rises due to the elimination of the destination of the steam supplied to and the heat of dilution of lithium bromide in the absorber 32 or 72 and the regenerator 33 or 73.

このとき、第二種吸収式ヒートポンプは運転を続けるので、気水分離器11又は51内の熱水は、気水分離器11又は51と吸収器32又は72の間を循環しながら吸収器32又は72内の臭化リチウム水溶液を加熱し、自らの温度を低下させ、加熱された吸収器32又は72内の臭化リチウム水溶液は、再生器33または73との間を循環しながら再生器内33又は73において自己蒸発して自らの温度を低下させ、再生器内33又は73において発生した蒸気は、凝縮器34または74に移動し、冷却水C12又はC52によって冷却されて凝縮し、凝縮した水は、再生器33又は73に戻される。凝縮器31又は71において、蒸気が凝縮するとき発生する熱量は、冷却水C12又はC52によって冷却塔36又は76に運ばれ、冷却塔36又は76から大気中に排出される。 At this time, since the Type 2 absorption heat pump continues to operate, the hot water in the air-water separator 11 or 51 circulates between the air-water separator 11 or 51 and the absorber 32 or 72 while circulating in the absorber 32. Alternatively, the lithium bromide aqueous solution in 72 is heated to lower its own temperature, and the heated lithium bromide aqueous solution in the absorber 32 or 72 circulates between the regenerator 33 or 73 in the regenerator. Self-evaporation at 33 or 73 lowers its own temperature, and the steam generated at 33 or 73 in the regenerator moves to the condenser 34 or 74, is cooled by the cooling water C12 or C52, condenses, and condenses. The water is returned to the regenerator 33 or 73. In the condenser 31 or 71, the amount of heat generated when the steam is condensed is carried to the cooling tower 36 or 76 by the cooling water C12 or C52, and is discharged to the atmosphere from the cooling tower 36 or 76.

この本実施例を実施しないとき、気水分離器11又は51内の保有熱がシステム外へ放出するまでに、吸収器32又は72、再生器33又は73、凝縮器34又は74、冷却塔36又は76の4段の熱交換が行われるので、冷却速度が遅くなる。このため、停電した直後において、気水分離器11又は51内の圧力は大きく上昇し、圧力が低下するまでに多くの時間を要するようになる。 When this embodiment is not carried out, the absorber 32 or 72, the regenerator 33 or 73, the condenser 34 or 74, and the cooling tower 36 are released before the heat retained in the air-water separator 11 or 51 is released to the outside of the system. Alternatively, since heat exchange is performed in four stages of 76, the cooling rate becomes slow. Therefore, immediately after the power failure, the pressure in the steam separator 11 or 51 rises significantly, and it takes a lot of time for the pressure to drop.

一方、本実施例を実施するとき、気水分離器11又は51内の保有熱がシステム外へ排出するまでに、熱交換器41又は81、冷却塔36又は76の2段の熱交換になるので、冷却速度が速く、停電した直後において、気水分離器11又は51の圧力上昇は小さく、この圧力は短時間で低下する。 On the other hand, when this embodiment is carried out, the heat exchange in the heat exchanger 41 or 81 and the cooling tower 36 or 76 takes place before the heat retained in the air-water separator 11 or 51 is discharged to the outside of the system. Therefore, the cooling rate is high, and immediately after a power failure, the pressure rise of the air-water separator 11 or 51 is small, and this pressure drops in a short time.

要するに、本実施例により、電気事故によって発電を緊急停止するときは、遅れることなく、第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムの保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱のシステム外への放熱が可能になることから、圧力上昇による装置破損がなくなる効果が得られる。 In short, according to this embodiment, when power generation is urgently stopped due to an electric accident, the heat possessed by the geothermal power generation system having a second-class absorption heat pump and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution are dissipated to the outside of the system without delay. Therefore, it is possible to obtain the effect of eliminating device damage due to an increase in pressure.

本実施例では、ボイラ水が供給される気水分離器(11)、この気水分離器(11)から出た蒸気が供給される蒸気タービン(12)、この蒸気タービン(12)と連動する発電機(13)、前記蒸気タービン(12)を出た蒸気が凝縮する復水器(14)、この復水器(14)で凝縮したボイラ水を前記気水分離器(11)に供給する給水ポンプ(16)、蒸発器(31)及び吸収器(32)及び再生器(33)及び凝縮器(34)及び熱交換器(35)及び冷却塔(36)を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記気水分離器(11)と前記吸収器(32)の間を循環する熱水が流れる導管(24)、前記凝縮器(34)と前記冷却塔(36)の間を循環する冷却水が流れる導管(26)、前記熱水と前記冷却水が熱交換する熱交換器(41)、前記気水分離器(11)と前記吸収器(32)と前記熱交換器(41)の間を循環する前記熱水が流れる導管(27)、前記凝縮器(34)と前記熱交換器(41)と前記冷却塔(36)の間を循環する前記冷却水が流れる導管(28)を備えていることを特徴とする。また、前記発電機(13)が発電運転しているときは、前記導管(27)内では前記熱水が流れない、前記導管(28)内では前記冷却水が流れない、前記発電機(13)が発電停止しているときは、停電モード運転中のときは、前記導管(27)内では前記熱水が流れる、前記導管(28)内では前記冷却水が流れることを特徴とする。また、地中から汲み上げた熱水が供給される気水分離器(51)、この気水分離器(51)から出た蒸気が供給される蒸気タービン(52)、この蒸気タービン(52)と連動する発電機(53)、前記蒸気タービン(52)を出た蒸気が凝縮する復水器(54)、蒸発器(71)及び吸収器(72)及び再生器(73)及び凝縮器(74)及び熱交換器(75)及び冷却塔(76)を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記気水分離器(51)と前記吸収器(72)の間を循環する熱水が流れる導管(64)、前記凝縮器(74)と前記冷却塔(76)の間を循環する冷却水が流れる導管(66)、前記熱水と前記冷却水が熱交換する熱交換器(81)、前記気水分離器(51)と前記吸収器(72)と前記熱交換器(81)の間を循環する前記熱水が流れる導管(67)、前記凝縮器(74)と前記熱交換器(81)と前記冷却塔(76)の間を循環する前記冷却水が流れる導管(68)を備えていることを特徴とする。また、前記発電機(53)が発電運転しているときは、前記導管(67)内では前記熱水が流れない、前記導管(68)内では前記冷却水が流れない、前記発電機(53)が発電停止しているときは、前記導管(67)内では前記熱水が流れる、前記導管(68)内では前記冷却水が流れることを特徴とする。 In this embodiment, it is interlocked with a steam separator (11) to which boiler water is supplied, a steam turbine (12) to which steam discharged from the steam separator (11) is supplied, and the steam turbine (12). The generator (13), the water condensing device (14) in which the steam discharged from the steam turbine (12) is condensed, and the boiler water condensed by the water condensing device (14) are supplied to the air-water separator (11). A second-class absorption heat pump having a water supply pump (16), an evaporator (31), an absorber (32), a regenerator (33), a condenser (34), a heat exchanger (35), and a cooling tower (36). , A conduit (24) through which hot water circulating between the air-water separator (11) and the absorber (32) flows, and cooling water circulating between the condenser (34) and the cooling tower (36). Between the conduit (26) through which the hot water flows, the heat exchanger (41) in which the hot water and the cooling water exchange heat, the air-water separator (11), the absorber (32), and the heat exchanger (41). The conduit (27) through which the hot water circulates, the conduit (28) through which the cooling water circulates between the condenser (34), the heat exchanger (41) and the cooling tower (36) is provided. It is characterized by being. Further, when the generator (13) is in power generation operation, the hot water does not flow in the conduit (27), the cooling water does not flow in the conduit (28), and the generator (13) does not flow. ) Is stopped, and during the power generation mode operation, the hot water flows in the conduit (27), and the cooling water flows in the conduit (28). Further, a steam separator (51) to which hot water pumped from the ground is supplied, a steam turbine (52) to which steam discharged from the steam separator (51) is supplied, and a steam turbine (52). An interlocking generator (53), a water condensing device (54) that condenses the steam emitted from the steam turbine (52), an evaporator (71) and an absorber (72), a regenerator (73), and a condenser (74). ), A second-class absorption heat pump having a heat exchanger (75) and a cooling tower (76), and a conduit (64) through which hot water circulating between the air-water separator (51) and the absorber (72) flows. ), A conduit (66) through which cooling water circulating between the condenser (74) and the cooling tower (76) flows, a heat exchanger (81) in which the hot water and the cooling water exchange heat, and the air water. The conduit (67) through which the hot water circulates between the separator (51), the absorber (72), and the heat exchanger (81), the condenser (74), and the heat exchanger (81). It is characterized by including a conduit (68) through which the cooling water circulating between the cooling towers (76) flows. Further, when the generator (53) is in power generation operation, the hot water does not flow in the conduit (67), the cooling water does not flow in the conduit (68), and the generator (53) does not flow. ) Is stopped, the hot water flows in the conduit (67), and the cooling water flows in the conduit (68).

本実施例により、発電を停止するときは、遅れることなく、停電モード運に転切換え、地熱発電システム内の保有熱及び臭化リチウム水溶液の希釈熱のシステム外への放熱が可能になることから、圧力上昇による装置破損がなくなる効果が得られる。なお、第二種吸収式ヒートポンプを有する地熱発電システムには、従来技術のフラッシュ式地熱発電と比較して、発電効率が高い特徴があり、少ない地中から汲み上げる熱水量で発電が可能になることから、本実施例により、安全でコンパクト、大出力となる経済的な地熱発電システムを提供できる効果が得られる。 According to this embodiment, when the power generation is stopped, the power generation mode can be switched to the power failure mode without delay, and the heat held in the geothermal power generation system and the heat of dilution of the lithium bromide aqueous solution can be dissipated to the outside of the system. , The effect of eliminating device damage due to increased pressure can be obtained. The geothermal power generation system with a second-class absorption type heat pump has a feature of higher power generation efficiency than the conventional flash type geothermal power generation, and it is possible to generate power with a small amount of hot water pumped from the ground. Therefore, this embodiment has the effect of providing a safe, compact, and economical geothermal power generation system with high output.

本発明は、地熱発電所などに広く適用することができる。 The present invention can be widely applied to geothermal power plants and the like.

11 気水分離器
13 蒸気タービン
15 発電機
16 復水器
17 冷却塔
19 加圧ポンプ
21 導管
31 蒸発器
32 吸収器
33 再生器
34 凝縮器
W11 熱水
S11 蒸気
C11 冷却水
V11 生産井
X11 還元井
 
11 Brackish water separator
13 Steam turbine
15 generator
16 Condenser
17 Cooling tower
19 Pressurizing pump
21 Vessel 31 Evaporator
32 absorber
33 Regenerator
34 condenser
W11 Hot water S11 Steam C11 Cooling water V11 Production well X11 Reduction well
 

Claims (3)

地中から汲み上げられる熱水が流れる導管、この導管の地中内箇所に設置される加圧ポンプ、この加圧ポンプによって前記熱水が供給される気水分離器、この気水分離器から発生する蒸気が供給される蒸気タービン、この蒸気タービンと連動する発電機、前記蒸気タービンから出る蒸気が凝縮する復水器、蒸発器及び吸収器及び再生器及び凝縮器及び熱交換器及び冷却塔を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記気水分離器と前記吸収器の間を循環する熱水が流れる導管、前記気水分離器から前記蒸発器へ熱水が流れる導管を備えていることを特徴とする地熱発電システム。 A conduit through which hot water pumped from the ground flows, a pressurizing pump installed at a location in the ground of this conduit, a steam separator to which the hot water is supplied by this pressurizing pump, and a steam separator generated from this steam separator. A steam turbine to which steam is supplied, a generator interlocking with this steam turbine, a condenser in which steam emitted from the steam turbine condenses, an evaporator and an absorber and a regenerator, a condenser, a heat exchanger and a cooling tower. It is characterized by having a second-class absorption type heat pump, a conduit through which hot water circulates between the steam separator and the absorber, and a conduit through which hot water flows from the steam separator to the evaporator. Geothermal power generation system. 地中から汲み上げられた熱水が供給される気水分離器、この気水分離器内の熱水が供給される気水分離器、前記気水分離器と前記気水分離器を結ぶ導管、この導管の途中に設置される加圧ポンプ、前記気水分離器から発生する蒸気が供給される蒸気タービン、この蒸気タービンと連動する発電機、前記蒸気タービンから出る蒸気が凝縮する復水器、蒸発器及び吸収器及び再生器及び凝縮器及び熱交換器及び冷却塔を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記気水分離器と前記吸収器の間を循環する熱水が流れる導管、前記気水分離器から前記蒸発器へ熱水が流れる導管を備えていることを特徴とする地熱発電システム。 A steam separator to which hot water pumped from the ground is supplied, a steam separator to which hot water in the steam separator is supplied, a conduit connecting the steam separator and the steam separator, A pressurizing pump installed in the middle of this conduit, a steam turbine to which steam generated from the steam separator, a generator interlocking with the steam turbine, and a water condensing device in which steam emitted from the steam turbine is condensed. A second-class absorption heat pump having an evaporator, an absorber, a regenerator, a condenser, a heat exchanger, and a cooling tower, a conduit through which hot water circulates between the steam separator and the absorber, and the steam. A geothermal power generation system comprising a conduit through which hot water flows from a separator to the evaporator. 地中から汲み上げられた熱水が供給される気水分離器、この気水分離器内の熱水が供給される気水分離器、前記気水分離器と前記気水分離器を結ぶ導管、この導管の途中に設置される加圧ポンプ、前記気水分離器から発生する蒸気が供給される蒸気タービン、この蒸気タービンと連動する発電機、前記蒸気タービンから出る蒸気が凝縮する復水器、蒸発器及び吸収器及び再生器及び凝縮器及び熱交換器及び冷却塔を有する第二種吸収式ヒートポンプ、前記気水分離器と前記吸収器の間を循環する熱水が流れる導管、前記気水分離器から前記蒸発器へ熱水が流れる導管を備えていることを特徴とする地熱発電システム。

A steam separator to which hot water pumped from the ground is supplied, a steam separator to which hot water in the steam separator is supplied, a conduit connecting the steam separator and the steam separator, A pressurizing pump installed in the middle of this conduit, a steam turbine to which steam generated from the steam separator is supplied, a generator interlocking with the steam turbine, and a water condensing device in which steam emitted from the steam turbine is condensed. A second-class absorption heat pump having an evaporator, an absorber, a regenerator, a condenser, a heat exchanger, and a cooling tower, a conduit through which hot water circulates between the steam separator and the absorber, and the steam. A geothermal power generation system comprising a conduit through which hot water flows from a separator to the evaporator.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114988512A (en) * 2022-05-31 2022-09-02 华能营口热电有限责任公司 Geothermal energy driven desulfurization slurry flash evaporation heat supply system and method

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